实验一 混凝沉淀实验.doc

实验一 混凝实验
1 实验目的
通过本实验希望达到下述目的：
1. 学会求得最佳混凝条件(包括投药量、pH 值，水流速度梯度)的基本方法；
2. 加深对混凝机理的理解。
2 实验原理
分散在水中的胶体颗粒带有电荷，同时在布朗运动及其表面水化膜作用下，长期处于稳定分散状态，不能用自然沉淀法去除，致使水中这种含浊状态稳定。向水中投加混凝剂后，由于(1)能降低颗粒间的排斥能峰，降低胶粒的ζ电位，实现胶粒“脱稳”，(2)同时也能发生高聚物式高分子混凝剂的吸附架桥作用，(3)网捕作用，从而达到颗粒的凝聚，最终沉淀从水中分离出来。由于各种原水有很大差别，混凝效果不尽相同，混凝剂的混凝效果不仅取决于混凝剂投加量，同时还取决于水的pH值、水流速度梯度等因素。
3 实验装置与设备
3.1 实验装置
混凝实验装置主要是六联搅拌机。搅拌机上装有电机调速设备。
3.2 实验设备及仪器仪表
1. 混凝试验搅拌仪(MY3000-6) 1台
2. 浊度仪(2100N) 1台
3. 数显pH计(FE20/EL20) 1台
4. 温度计 刻度0~100 ºC 1支
5. 秒表
6. 烧杯 250 ml 6个 ；50ml 6个
7. 移液管 1，5，10 mL
8. 精制硫酸铝Al2(SO4)3·18H2O
9. 三氯化铁FeCl3·6H2O
10. HCl
11. NaOH
4 实验步骤
混凝实验分为最佳投药量、最佳pH 值、最佳水流速度梯度三部分。在进行最佳投药量实验时，先选定一种搅拌速度变化方式和pH值，求出最佳投药量。然后按照最佳投药量求出混凝最佳pH值。最后根据最佳投药量、最佳pH值，求出最佳的速度梯度，在混凝实验中所用的实验药剂可参考下列浓度进行配制：
1. Al2(SO4)3·18H2O 浓度10 g L-1；
2. FeCl3·6H2O 浓度10 g L-1；
3. HCl 10% (v/v)；
4. NaOH 10% (w/v)。
4.1 最佳投药量实验步骤
1. 确定原水特征，即测定原水水样混浊度、pH值、温度。
2. 确定形成矾花所用的最小混凝剂量。方法是通过慢速搅拌烧杯中150mL原水，并每次增加1 mL混凝剂投加量，直至出现矾花为止。这时的混凝剂量作为形成矾花的最小投加量。
3. 在实验杯中放入150 mL原水，置于实验搅拌器平台上。
4. 确定实验时的混凝剂投加量。根据步骤2得出的形成矾花最小混凝剂投加量，取其1/4作为1号实验杯混凝剂投加量，取其2倍作为6号实验杯混凝剂投加量，用依次增加混凝剂投加量相等的方法求出2~5号烧杯混凝剂投加量，把混凝剂分别加入1~6号实验杯中。
5. 启动搅拌器，快速搅拌0.5 min、转速约300 rpm，中速搅拌6min，转速约100 rpm；慢速搅拌6min、转速约50 rpm。如果用污水进行混凝实验，污水胶体颗粒比较脆弱，搅拌速度可适当放慢。
6. 关闭搅拌器，静止沉淀5 min，用10 mL移液管抽出实验杯中的上清液(共约20 mL)放入50 mL 烧杯内，立即用浊度仪测定浊度。
4.2 最佳pH值实验步骤
1. 在实验杯中分别放入150 mL原水，置于实验搅拌器平台上。
3. 调整原水pH值，用移液管依次向1、2、3号实验杯中分别加入0.7、1.5、2.5 mL 10%的HCl。依次向4、5、6号实验杯中分别加入0.2、0.7、1.2 mL 10%的NaOH。
4. 搅拌均匀后，用pH试纸测定各水样pH值。
5. 用移液管向各烧杯中加入相同剂量的混凝剂．(投加剂量按照最佳投药量实验中得出的最佳投药量而确定)。
6. 启动搅拌器，快速搅拌0.5 min，转速约300 rpm；中速搅拌6 min，转速约100 rpm；慢速搅拌6 min，转速约50 rpm。
7. 关闭搅拌器，静止沉淀5 min，用10 mL移液管抽出实验杯中的上清液(共约20 mL)放入50 mL 烧杯内，立即用浊度仪测定浊度。
4.3 混凝阶段最佳速度梯度实验步骤
1. 按照最佳pH值实验和最佳投药量实验所得出的最佳混凝pH值和投药量，分别向实验杯中加入相同剂量的HCl(或NaOH)和混凝剂，置于实验搅拌器平台上。
2. 启动搅拌器快速搅拌1 min，转速约300 rpm。随即把其中5个实验杯移到别的搅拌器上，1号实验杯继续以20 rpm搅拌10 min。其它各烧杯分别用 55、90、125、160、200 rpm搅拌10 min。
3. 关闭搅拌器，静止沉淀5 min，用10 mL移液管抽出实验杯中的上清液(共约20 mL)放入50 mL 烧杯内，立即用浊度仪测定浊度。
4. 记录速度梯度G。
注意事项：
1. 整个实验过程中采用统一水样，取样时搅拌均匀。
2. 实验过程中注意移液管，烧杯的清洗，避免药剂残留影响实验结果。
3. 在测定水的浊度、用移液管抽吸上清液时，不要扰动底部沉淀物。同时，各烧杯抽吸的时间间隔尽量减小。
5 实验结果整理
5.1 最佳投药量实验结果整理
1. 记录原水特征、混凝剂投加情况、沉淀后的剩余浊度。
2. 以沉淀水浊度为纵坐标，混凝剂加注量为横坐标，绘出浊度与药剂投加量关系曲线，并从图上求出最佳混凝剂投加量。
5.2 最佳pH值实验结果整理
1. 记录原水特征、混凝剂加注量，酸碱加注情况，沉淀水浊度。
2. 以沉淀水浊度为纵坐标，水样pH值为横坐标绘出浊度与pH值关系曲线，从图上求出所投加混凝剂的混凝最佳pH值及其适用范围。
5.3 混凝阶段最佳速度梯度实验结果整理
1. 记录原水特征、混凝剂加注量pH值、搅拌速度，速度梯度记入表。
2. 以沉淀水浊度为纵坐标，速度梯度G值为横坐标绘出浊度与G值关系曲线，从曲线中求出所加混凝剂混凝阶段适宜的G值。
6 实验结果讨论
1. 根据最佳投药量实验曲线，分析沉淀水浊度与混凝剂加注量的关系。
2. 本实验受哪些因素的影响较大?如何改进?
实验结果原始记录
实验名程：混凝沉淀实验
姓名： 实验日期：
组员：
混凝剂： 混凝剂贮备液浓度：
原水浊度： 原水pH： 原水温度：
最小混凝剂量(mL)： 相当于(mg L-1)
表1-1 最佳混凝剂投加量
编号
1
2
3
4
6
5
投药量(mg L-1)

投药量(mL)

初矾花时间

矾花沉淀情况

剩余浊度(NTU)

最佳投药量(mg L-1)：
表1-2 最佳pH
编号
1
2
3
4
6
5
10% HCl (mL)

10% NaOH (mL)

水样pH

剩余浊度(NTU)

最佳pH：
表1-3 最佳速度梯度
编号
1
2
3
4
6
5
搅拌速度(rpm)

速度梯度（G）

剩余浊度(NTU)

最佳速度梯度：