無機混凝劑的制備實驗報告

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1、可編輯版華南師范大學實驗報告學生姓名學號專業(yè)化學(師范)班級12化教五班課程名稱化學綜合實驗實驗項目無機混凝劑的制備實驗類型□驗證□設計□綜合實驗時間2016年3月25日實驗指導老師廖高祖老師實驗評分無機混凝劑的制備一、前言1．實驗目的①了解混凝劑在水中處理中重要作用，混凝劑的種類與制備方法。②掌握合成無機混凝劑的操作技術。③學會通過金屬含量、堿化度、Zeta電位的測定，評價混凝劑的水處理產品穩(wěn)定性和混凝性能。2．文獻綜述混凝法是廢水處理中非常重要、應用廣泛的方法，即在廢水中預先投加化學藥劑來破壞膠體的穩(wěn)定性，使廢水中的膠體和細小懸浮物聚集成具有可分

2、離性的絮凝體，再加以分離除去的過程，其混凝機理包括壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、沉淀網(wǎng)捕等?；炷齽┌唇M成、性質分類可大致分為無機混凝劑、有機混凝劑、微生物混凝劑3類。這里著重介紹無機混凝劑。無機混凝劑主要有鐵鹽系和鋁鹽系兩大類，按陰離子成分又可分為鹽酸系和硫酸系，按相對分子質量大小又可分為低分子體系和高分子體系兩類，主要混凝劑有FeCl3、AlCl3、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3及其多聚物等。無機混凝劑應用較早，廣泛用于水的凈化處理和污水的脫泥處理等。目前，最具市場潛力和應用前景的混凝劑是聚合硫酸鐵（PFS），這是一種無機高分子混凝劑，

3、其分子式可表示為[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m，其相對分子質量可高達10000-100000。根據(jù)紅外光譜和透射電鏡分析，聚鐵溶液中包含多種鐵的配合離子，如[Fe(H2O)6]3+、[Fe(H2O)3]3+、[Fe(OH)2]+、[Fe(OH)6]3-、[Fe(OH)4]-、[Fe(OH)5]2-等，這些帶電粒子具有很強的架橋、卷掃、絮凝和電中和等作用，受到pH值和帶點顆粒的影響很容易脫穩(wěn)形成更大顆粒的絮狀沉淀，沉降速率更快，比傳統(tǒng)的簡單無機鹽即鐵鹽和鋁鹽混凝性能要好得多，去除COD、S、濁度、臭味、重金屬的能力和脫色、脫水等性能更好，絮

4、體沉降速度更快，因此在各種廢水治理、工業(yè)水處理及污泥脫水中得到了廣泛的應用。又因Word完美格式可編輯版價格較低，逐步成為主流絮凝藥劑。目前，市場上有兩種類型的聚鐵產品，即液體聚鐵（或聚鐵溶液）和固體聚鐵。液體聚鐵的生產方法根據(jù)原料的不同主要有以下兩種：①以鐵鹽為原料，將其直接水解；②以硫酸和硫酸亞鐵為原料。這又分為直接氧化法和催化劑氧化法。直接氧化法是在快速攪拌下，用強氧化劑，如H2O2、Cl2、KClO3、MnO2等，直接氧化硫酸亞鐵的硫酸水溶液（硫酸與硫酸亞鐵的摩爾比在0.20-0.45范圍內）而制得產品。催化氧化法是在快速攪拌下，以亞硝酸鈉作

5、為催化劑，用氧氣或空氣氧化硫酸亞鐵的硫酸水溶液（硫酸雨硫酸亞鐵的摩爾比在0.2-0.45范圍內）而制得產品。工業(yè)上一般采用催化氧化法，尤其可采用工業(yè)副產品廢硫酸亞鐵和廢酸（酸洗廢酸、TiO2生產廢酸）等為原料，生產工藝簡單、原料價廉易得，能以廢治廢，因而具有廣泛的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。液體聚鐵和固體聚鐵各有其優(yōu)點缺點。液體聚鐵制備方法簡單、使用方便，但運輸困難，儲存過程中容易水解出現(xiàn)渾濁（尤其當聚鐵的堿化度比較大時）。為了延長穩(wěn)定時間，往往要在溶液中加入NaCl、KCl、Na3PO4、K3PO4等鹽類。固體聚鐵可克服以上缺點，但制備時耗能大。

6、聚鐵最先是由日本于20世紀70年代開發(fā)成功的液體產品，并于80年代初實現(xiàn)工業(yè)化生產。我國于80年代開始對聚鐵進行開發(fā)研究。到目前為止，已開發(fā)成功采用不同原料和不同生產方法的制備工藝，力圖克服文獻方法中的缺點。如①將催化空氣氧化法改為密閉容器中的加壓氧氣氧化法，既提高了反應速率，又避免了NOx的泄漏；②采用廢鐵屑、廢硫鐵礦渣、廢鐵礦石渣、其他鐵礦渣等為原料，以廢治廢。自聚鐵出現(xiàn)以來對其研究和開發(fā)一直未間斷過，目前已發(fā)展到聚鐵分子中可包含幾種甚至多種其他的陽離子和陰離子，如Al3+、Cl-、PO43-、SiOx等，這可大幅度提高其混凝性能和絮體沉降速度。

7、單純的聚鋁類和聚鐵類高分子混凝劑現(xiàn)在已研究較少，復合型和硅酸鹽金屬類高分子混凝劑現(xiàn)在已成為研究熱點；并且，無機與有機高分子復合共聚的混凝劑已成為新的方向。3．總結本實驗采用直接氧化法，氧化硫酸亞鐵，并使三價鐵離子發(fā)生水解、聚合，形成新型的無機混凝劑聚合硫酸鐵。本法操作簡易，材料易于獲得且無公害，方法經(jīng)過改進后能在工業(yè)生產上有顯著的優(yōu)勢。在制備混凝劑過程中，需注意硫酸與鐵的配比，并且控制氧化劑用量、溫度的控制、加入時間、反應時間的因素，提高產物產率及純度。二、實驗部分Word完美格式可編輯版1．實驗原理（1）制備原理本實驗采用工業(yè)副產品廢硫酸亞鐵和廢酸

8、（酸洗廢酸、TiO2生產廢酸）等為原料制備混凝劑聚合硫酸鐵溶液（PFS）。采用直接氧化法，即用強氧化劑，如H