水处理工程实验ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,水处理工程实验,全向春,第一部分 必做实验,混凝实验（,1.0,）,活性炭吸附实验,(1.0),实验一,混凝,一、实验目的,了解混凝的现象及过程，净水作用及影响混凝的主要因素；,学会求水样最佳混凝条件（包括投药量、,pH,值、水流速度梯度）的基本方法；,了解助凝剂对混凝效果的影响。,二、实验原理,1.,混凝原理,电位：决定了胶体的聚集稳定性,一般粘土,电位,-15-40,mV,细菌,电位,-30-70,mV,(1),压缩双电层,根据,DLVO,理论，加入电解质对胶体进行脱稳。,电解质加入,与反离子同电荷离子,压缩双电层,电位,稳定性,凝聚,(2),吸附,-,电性中和,这种现象在水处理中出现的较多。,指胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶粒等，来降低,电位。在铝盐混凝剂的过程中，水解的多核羟基络合物主要起吸附电性中和作用。在水处理中由水合的,Al,3+,产生的单纯的压缩双电层作用甚微。,(3),吸附架桥,指高分子物质和胶粒，以及胶粒与胶粒之间的架桥,.,(4),网捕或卷扫,金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的网捕,小胶粒与大矾花发生接触凝聚,.,2. 混凝剂的种类,3.,混凝效果主要影响因素,（,1,）,pH,如果,pH,值过低（小于,4,），则混凝剂水解受到限制，其化合物中很少有高分子物质存在，絮凝作用较差。如果,pH,值过高（大于,9-10,），它们就会出现溶解现象，生成带负电荷的络合离子，也不能很好地发挥絮凝作用。,硫酸铝去除水中浊度时，最佳,pH,范围为,6.5,7.5,；三价铁盐，最佳,pH,范围在,6.0,8.4,。,高分子混凝剂受,pH,值影响较小。,（,2,）水流速度梯度,G,投加了混凝剂的水中，胶体颗粒脱稳后相互聚结，逐渐变成大的絮凝体，这时，水流速度梯度,G,值的大小起着主要的作用。在混凝搅拌实验中，水流速度梯度,G,值可按下式计算：,式中,:,P,搅拌功率（,J/s,）；,水的粘度（,Pa,s,）；,V,被搅动的水流体积（,m,3,）；,本实验,G,值可直接由搅拌器显示板读出。,三、实验设备,1.,六联搅拌机,2.,转速表（用于校正搅拌机的转速）；,3.,温度计一支,4.,1000mL,量筒一个，,1mL,吸管,2,只；,2mL,吸管,1,只；,5mL,吸管一只,5.,酸度计；,6.,光电浊度仪。,四、实验水样,各组自定实验水样。,水样参考：自配水（高岭土悬浊液）、生活污水、河水等,五、实验药剂,精制硫酸铝,Al,2,(SO,4,),3,18H,2,O,溶液（,10g/L,）；,氯化铁,FeCl,3,6H,2,O,溶液（,10g/L,）；,聚丙烯酰胺,PAM,溶液（助凝剂）；,浓度为,10%,的,HCl,溶液（化学纯）；,浓度为,10%,的,NaOH,溶液（化学纯）。,本实验提供较高浓度的混凝剂和助凝剂，各组可根据自己实验要求进行稀释。,七、实验操作步骤,1,混凝剂的确定,在硫酸铝、三氯化铁、聚丙烯酰胺三种混凝剂中，确定一种最佳混凝效果的混凝剂。,（,1,）确定原水特征，即测定原水的浊度、温度、,pH,值，记录在表,1,中。,（,2,）用三只,1000mL,的烧杯，分别取,200mL,原水，将装有原水的烧杯置于混凝仪上。,（,3,）分别向,3,支烧杯中加入,FeCl,3,、,Al(SO,4,),3,、,聚丙烯酰胺，并每次加,1.0mL,同时进行搅拌（中速,150r/min, 5min,），,直到其中一个试样出现钒花，观察钒花的大小及松散密实程度，将观察到的钒花情况及每个试样中混凝剂的投加量数据记录在表,1,中。,（,4,）,停止搅拌，静止,15min,。,（,5,）,用,200ml,注射器每次汲取水样杯中上清液,130ml(,够测浊度、,pH,即可,),，测三个水样的浊,度。并记录在表,1,中。,（,6,）根据测得的浊度确定最佳混凝剂量。,2,确定混凝剂的最佳投加量,（,1,）用,6,支,1000ml,的烧杯，分别取,800mL,原水，将装有原水样的烧杯置于混凝仪上。,（,2,）采用实验,1,中选定的最佳混凝剂，按不同的投量（依次按,25,100,的剂量）分别加入到,800ml,原水样中，利用均分法确定此组实验的,6,个水样混凝剂的投加量，并记录表,2,中。,（,3,）,启动搅拌机，快速搅拌约,300r/min, 0.5min,中速搅拌约,150r/min, 5min,慢速搅拌约,70r/min, 10min.,（,4,）,搅拌过程中，注意观察“矾花”的形成过程。,（,5,） 停止搅拌，静止沉淀,15min,然后用,200ml,注射针筒分别抽出,6,个烧杯中的上清液，同时用浊度仪测定水中的剩余浊度，记录在表,2,中。,3,、最佳,pH,的确定,（,1,）用,6,只,1000ml,的烧杯，分别取,800ml,的原水，将装有原水的烧杯置于混凝仪上。,（,2,）调整原水,pH,值，用移液管依次向,1,、,2,和,3,号装有原水的烧杯中加入,2.5,、,1.5,和,1.0ml,HCl,再向,4,、,5,、,6,号装有原水的烧杯中分别加入,0.2,、,0.7,和,1.2ml,NaOH,.,（,3,）,启动搅拌机，快速搅拌,300r/min, 0.5min,随后停机，从每只烧杯中取,50mL,水样，依次用,pH,仪测定各水样的,pH,值，记录在表,3,中。,（,4,）用移液管依次向装有原水的烧杯中加入相同剂量的混凝剂，投加剂量照最佳投药量实验中得出的最佳投加量而确定。,（,5,）启动搅拌机，快速搅拌,300r/min, 0.5min,中速搅拌,150r/min,慢速搅拌,70r/min, 10min,停机。,（,6,）静止,15min,用,200mL,注射筒抽出烧杯中的上清液,150mL,放入,200mL,烧杯中，同时用浊度仪测定剩余水的浊度，每只水样测,3,次，记录在表,3,中。,九,实验数据整理,1.,以投药量为横坐标，以剩余浊度为纵坐标，绘制投药量剩余浊度曲线，从曲线上求得不大于某一剩余浊度的最佳投药量值。,2.,以,pH,值为横坐标，以在最佳投药量下的剩余浊度为纵坐标，绘制,pH-,剩余浊度曲线，求得最佳,pH,值。,十、注意事项,1.,混凝一般分慢速搅拌和快速搅拌阶段，其搅拌速度和搅拌时间可根据实验自行确定；,2.,实验过程中需记录水样的名称及浊度、,pH,值、温度等参数，同时记录所使用混凝剂或助凝剂的种类和浓度以及混凝时的水流速度梯度等；,3.,水样的浊度应取多次测量的平均值；,4.,在最佳,pH,值实验中，用来测定,pH,值的水样，仍倒入原烧杯中；,5.,在测定水的浊度用注射管抽吸上清液时，不要扰动底部沉淀物。同时，各烧杯抽吸的时间间隔应尽量减小。,实验二 活性炭吸附,一、实验目的,了解活性炭吸附的特点，学会测定吸附等温线及吸附动力学有关曲线,二、实验原理,由于活性炭对水中大部分污染物都有较好的吸附作用，利用活性炭固体表面对水中一种或多种物质的吸附作用达到净化水质的作用。活性炭吸附是水中溶质在固体表面上聚集或累积的过程叫作吸附作用。,固体物,(,活性炭,),称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。,吸附容量的大小直接与吸附剂的比表面积有关。比表面积越大，吸附容量越大。,当固体物表面所吸附的溶质浓度与溶液中所剩余的溶质浓度处于动态平衡时，即达到了吸附平衡。,在一定温度下，吸附容量,q,与吸附质平衡浓度,C,之间具有一定的函数关系，即,此方程为弗兰德利希等温线方程。,式中,K,、,n,与温度、吸附剂的性质和被吸附的物质有关的常数；,C-,吸附溶质的平衡浓度，,mg/L,q=x/m=,被吸附物重量（,mg/L,）,/,吸附剂重量（,mg/L,）,将上式两边取对数，可改写成直线形式,以,lgq,为纵坐标，,lgC,为横坐标，在双对数坐标纸上可绘一直线，直线截距为,lgK,，,斜率为,1/n,，,从而可以求出,K,、,n,。,三、实验设备与耗材,分析天平，震荡器，分光光度计，具塞三角瓶，玻璃水槽，秒表，漏斗，粉末活性炭，颗粒活性炭，,15,滤纸，亚甲蓝,四、实验步骤,1,吸附等温线,（,1,）用天平称取颗粒活性炭,350,、,375,、,400,、,425,、,450mg,分装于带塞的三角瓶中，每瓶中各注入,50mL,水样（,0.15,亚甲蓝溶液），然后放在震荡器上震荡,25,30min,（,达到平衡）。,（,2,）将震荡过的水样用滤纸过滤，弃去初滤液约,10mL,。,（,3,）,将滤液置于,72,型分光光度计上进行比色（波长,650cm,）,记下光密度，并用标准曲线变换为浓度单位。,(4),计算每瓶活性炭的吸附容量,式中,V-,水样体积，,ML,W-,活性炭重量，,g,C,0,-,原水中吸附质浓度，,mL/mL,;,C-,平衡时水中剩余吸附质浓度，,mL/mL,（,5,）,列表计算,2.,吸附动力学,（,1,）配制水样，取,5mL 0.15%,亚甲蓝溶液用蒸馏水稀释至,500mL,，,均分装到,500mL,具塞三角瓶中（每瓶溶液,250mL,），,同时测定浓度,C,0,。,（,2,）,在时间为零时加入,1g,准备好的粒状炭，然后放入恒温振荡器中振荡。,（,3,）在时间为,5,、,10,、,15,、,30,、,45,、,60,、,75,、,90,、,105,、,120,分时，各取样一次（取,20mL,），,在平衡之前连续取样至平衡为止。,（,4,）将每一水样用分光光度计比色，并用标准曲线变换为浓度。,（,5,）,列表计算吸附量及浓度比。,五、实验数据及整理,（,1,）,吸附等温线,作,LgCLgq,曲线，并求出,K,和,n,值。,用,q=KC,1/n,绘出吸附等温线。,（,2,）吸附动力学,绘出标准化的浓度比（,C/C,0,）,与时间的关系曲线。,在同一图上，绘出吸附量与时间的关系曲线。,实验安排,原来的,4,组每组再分为,A,、,B,小组；提交小组名单及各组组长；,实验时间安排：,日期,实验,名称,5,月,11,日,5,月,18,日,5,月,25,日,6,月,1,日,混凝,1,组,3,组,2,组,4,组,吸附,2,组,4,组,1,组,3,组,