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聚丙烯酰胺是水溶性的高分子聚合物。由于其分子链中含有一定数量的极性基团，它能通过吸附水 悬浮的固体粒子，使粒子间架桥或通过电荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物。

郑州绿然环保科技有限公司

专业的聚丙烯酰胺生产厂家

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污水、污泥实验报告

一、实验目的

1、了解沭阳污水投加PAM絮凝的现象及过程，PAM的净水作用及影响絮凝的主要因素；

2、寻求沭阳污水投加PAM的最佳絮凝条件；

3、在获得PAM最佳絮凝条件的基础上，为沭阳污水加药系统提供技术支撑。

二、实验原理

胶体颗粒带有一定电荷，它们之间的电斥力是胶体稳定性的主要因素。胶体表面的电荷

值常用电动电位ξ表示，又称为Zeta电位。 Zeta电位的高低决定了胶体颗粒之间斥力的大小和影响范围。一般天然水中的胶体颗粒的Zeta电位约在-30mV以上，投加絮凝剂之后，只要该电位降到-15mV左右即可得到较好的絮凝效果。相反，当Zeta电位降到零，往往不是最佳絮凝状态。

有机高分子絮凝剂的作用机理与小分子不同，它不仅与电荷作用有关，而且和其本身的

长链特性有密切的关系。这种作用可以用架桥机理来解释。长链的高分子一部分被吸附在胶体颗粒表面上，而另一部分则被吸附在另一个颗粒表面，并可能有更多的胶体粒子吸附在一个高分子的长链上，这好像架桥一样把这些胶体颗粒连接起来，从而容易发生絮聚。这种絮凝通常需要高分子絮凝剂的浓度保持在较窄的范围内才能发生，如果浓度过高，胶体的颗粒表面吸附了大量的高分子物质， 就会在表面形成空间保护层（如图1所示），阻止了架桥结构的形成，反而比较稳定，使得絮凝不易发生，这就是空间稳定，所以絮凝剂的加入量具有一个最佳值，此时的絮凝效果最好，超过此值时絮凝效果会下降，若超过过多反而起到稳定保护作用。

图1 高分子的絮凝与保护作用

高分子絮凝剂的相对分子质量对絮凝效果的影响一般是相对分子质量越大其架桥能力

越强，絮凝效果越好。但是相对分子质量太大的高分子絮凝剂不仅溶解困难、运动迟缓，而且吸附的胶体颗粒的空间距离太远、不容易聚集，达不到有效地絮凝。此外，一些高分子絮凝剂也同时具有电中和凝聚的作用。一般说来，分子量大对架桥有利，絮凝效率高。但并不是越大越好，因为架桥过程中也发生链段间的重叠，从而产生一定的排斥作用。分子量过高时，这种排斥作用可能会削弱架桥作用，使絮凝效果变差，用于工业废水的高分子絮凝剂分子量一般在300~1500万。另一个是高分子的带电状态。高分子电解质的离解程度越大，电荷密度越高，分子就越扩展，这有利于架桥，但另一方面，倘若高分子电解质的带电符号与微粒相同，则高分子带电越多，越不利于它在微粒上的吸附，就越不利于架桥，因此往往存在一个最佳离解度。

PAM的作用原理简介：

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1）絮凝作用原理：PAM用于絮凝时，与被絮凝物种类表面性质，特别是动电位、粘度、浊度及悬浮液的pH值有关，颗粒表面的动电位，是颗粒阻聚的原因，加入表面电荷相反的PAM，能使动电位降低而凝聚。

2）吸附架桥：PAM分子链固定在不同的颗粒表面上，各颗粒之间形成聚合物的桥，使颗粒形成聚集体而沉降。

3）表面吸附：PAM分子上的极性基团颗粒的各种吸附。

4）网捕作用：PAM分子链与分散相通过各种机械、物理、化学等作用，将分散相牵连在一

起，形成网状，从而起网捕作用。

在水中投加絮凝剂如 A12(SO4)3、 FeCl3、PAM后，生成的化合物对胶体的脱稳效果不仅

受胶体粒子的种类、粒子大小、表面特征、胶体粒子的浓度和絮凝剂的种类及特性等因素影响外，还受溶液的pH值、共存物质（特别是盐类）的种类和浓度、反应温度和浓度变化、搅拌的方法和絮凝剂用量等的影响。胶体粒子的絮凝效应是非常复杂的过程，由于影响因素很多，很难预先根据水质和需要选择絮凝剂的种类和用量，一种凝聚剂可能对某些体系有效，而对另外一些体系无效。所以实际应用时，要进行筛选试验，通常是对实际水样进行絮凝试验。影响絮凝的诸多因素中，最为重要的是胶体粒子的浓度（絮凝剂的用量）、水的pH值和搅拌条件。

絮凝剂的用量：最佳的絮凝剂用量是絮凝剂全部被吸附在固相粒子表面上，且絮块的沉

降速度达到最大值。最佳用量随着絮凝剂的离子性质、分子量、悬浮液的pH值而变化，可用试验方法确定。当絮凝剂超过最佳用量时，絮凝效果反而下降。

pH值：如果pH值过低（小于4），则絮凝剂水解受到限制，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。

搅拌条件：搅拌可使絮凝剂均匀的分散到悬浮液中，达到高效絮凝。为使胶体粒子与絮

凝剂有良好的接触，搅拌越剧烈效果越好，但是在絮凝颗粒生长过程中，搅拌太剧烈会使颗粒被破坏或长不大，此时则应缓慢搅拌。所以絮凝过程中，加入絮凝剂后，搅拌应先快后慢。搅拌条件可通过水流速度梯度G值反映。在絮凝搅拌实验中，水流速度梯度G值可按下式计算：

G?P

?V

3 式中：P一搅拌功率(J/s)；?一水的粘度(Pa·S)；V—被搅动的水流体积(m)。

搅拌功率P值的计算方法为：

1、竖直桨板搅拌功率P1：

P1?mCD1?44L1?3(r2?r1)8g

式中： m——竖直桨板块数，这里m为2，

CD1——阻力系数，决定于桨板的长宽比，见表一；

4

3

γ——水的重度(KN/m)； ω——桨板旋转角速度(rad/s)； L1——桨板长度(m)： R1——竖直桨板内边缘面积； R2——竖直桨板外边缘面积。

图2 搅拌桨尺寸图

表一 阻力系数与桨板长宽比的关系

2、水平桨板搅拌功率P2

P2?

mCD2?4

L2?3r1

8g

式中： m——水平桨板块数，这里m=4； L2——水平桨板宽度(m)； 其余符号同上。 于是搅拌桨总功率P

P?PCD1L1?3(r1?r2)?0.5742CD2L2?3r1 1?P2?0.2871

只要改变搅拌转速ω值，就可求出不同的功率P值，由ΣP值便可求出平均速度梯度：

444

?

P

?V

5

式中： ΣP——不同旋转速度时的搅拌功率之和(J/s)。

其余符号同前。

三、实验水样

沭阳县污水处理有限公司污水水样。

四、实验设备

1、250mL烧杯8个；

2、100mL量筒2个；

3、10mL移液管5个；

4、可编程四联电动搅拌器1台；

五、实验药剂

阳离子型PAM，配置成浓度为1.5‰的溶液备用；

六、最佳PAM投药量实验

1、4个250ML烧杯标有不同型号的PAM溶液，放置在实验搅拌机平台上。

2、用4个250mL的烧杯，分别放入100mL原水。

3、确定形成大絮团所用的最小PAM量。方法是通过慢速搅拌4个烧杯中100mL原水，

并每次增加1mLPAM投加量，依次加入4种不同型号的溶液，直到出现大絮团为止。这时的PAM量作为形成大絮团的最小投加量。

4、根据经验，未沉淀及过滤前的废水，PAM投加量在1-20 mL之间，可分别加入1.5‰

的PAM溶液1-20mL。

七、实验结果整理

表一、最佳PAM投加量实验记录

部 门

PAM参数： 技术三部 姓名：李青

沭阳水样 实验日期：2009-4-16 1.5‰

PAM溶液浓度： 八、实验结果：

我司3680S产品，在投药计量达到10 ml时已有明显反应，絮团紧密，上清液清澈，分层明显。

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第二篇：混凝实验报告

混凝实验报告/正交设计

一、实验目的

1、通过实验，观察混凝现象，加深对混凝理论的理解。

2、选择和确定最佳混凝工艺条件。

二、实验原理

天然水中存在大量胶体颗粒，使原水产生浑浊度。我们进行水质处理的根本任务之一，则正是为了降低或消除水的浑浊度。

水中的胶体颗粒，主要是带负电的粘土颗粒。胶体间静电斥力、胶粒的布朗运动以及胶粒表面水化作用的存在，使得它具有分散稳定性。混凝剂的加入，破坏了胶体的散稳定性，使胶粒脱稳。同时，混凝剂也起吸附架桥作用，使脱稳后的细小胶体颗粒，在一定的水力条件下，凝聚成较大的絮状体（矾花）。由于矾花易于下沉，因此也就易于将其从水中分离出去，而使水得以澄清。

由于原水水质复杂，影响因素多，故在混凝过程中，对于混凝剂品种的选用和最佳投药量的决定，必需依靠原水和混凝实验来决定。混凝实验的目的即在于利用少量原水、少量药剂。

三、实验仪器及设备

1. 1000 ml烧杯                       1只

2. 500 ml矿泉水瓶                    6只

3. 100 ml烧杯                        2只

4. 5 ml移液管                        1只

5. 400 ml烧杯                        2只

6. 5ml量筒                          1台

7. 吸耳球                           1个

8. 温度计（0-50℃）                  1只

9. 100 ml量筒                        1个

10. 10 ml;量筒                        1只

四、实验试剂

本实验用三氯化铁作混凝剂，配制浓度2g/L，800ml；以阴型聚丙烯酰胺为助凝剂，配制浓度0.05g/L，500 ml。三氯化铁用量2g，阴离子聚丙烯酰胺用量0.0250 g

五、实验步骤

（一）配置药品

1、用台秤称取2g三氯化铁，溶解，配置1000 ml，三氯化铁配制浓度2 g/L；用电子天平称取0.05g阴离子聚丙烯酰胺，溶解，配置1000 ml，阴型聚丙烯酰胺配制浓度0.05 g/L。

2、测定原水特征。

（二）混凝剂最小投加量的确定

1、取6个500 ml瓶子，分别取400 ml原水。

2、分别向烧杯中加入氯化铁，每次加入1.0 ml，同时进行搅拌，直至出现矾花，在表1中记录投加量和矾花描述。

3、停止搅拌，静止10min。

4、根据矾花描述确定最小投加量A。

（三）混凝剂的最佳投加量的选择

1、用6个500 ml瓶子，分别取400 ml原水。

2、将混凝剂按不同投量（按4/6A~9/6A的量）分别加入到400 ml原水样中，利用均分法确定此组实验的六个水样的混凝剂投加量，记录在表2中。

3、搅拌，搅拌过程中，注意观察矾花的形成过程。

4、停止搅拌，静止沉淀10 min，记录矾花描述。

5、根据矾花描述求得B。

（四）混凝剂和助凝剂的最佳投加比例的确定

1、用6个500ml瓶子，分别取400 ml原水。

2、将混凝剂按2/3B的投量，助凝剂按不同投量（依次按1/3C~6/3C的剂量）分别加入到400 ml原水样中，利用均分法确定此组实验的六个水样的混凝剂投加量，记录在表3-1中。

3、摇匀，搅拌，搅拌过程中，注意观察矾花的形成过程。

4、停止搅拌，静止沉淀10 min，描述矾花，记录在表3-1中。

5、按1~4同样的步骤，把混凝剂投加量改为B、4/3B,数据分别记入表3-2、3-3。

（五）实验数据记录

1、原水特征：温度25摄氏度，pH在6~7之间。

2、测定混凝剂的最小投加量。

表1  混凝剂最小投加量的确定

3、测定混凝剂的最佳投加量

表2  混凝剂最佳投加量的确定

4、混凝剂与助凝剂最佳投加比例的确定

表3-1  助凝剂最佳投加量的确定

表3-2  助凝剂最佳投加量的确定

表3-3  助凝剂最佳投加量的确定

六、数据处理及结果分析

分析表一知混凝剂最小投加量是18ml，相当剂量90mg/l。分析表二知混凝剂最佳投加量是18ml，相当剂量90mg/l。分析表三知助凝剂最佳投加量是0.3ml，相当剂量0.015ml。最佳投加比例是60：1。

七、试验误差分析

本实验操作时，震荡的时间不够长，没摇匀，影响了实验结果的准确性，如最小投加量的测定。另外，实验用水大颗粒悬浮物没有过滤，影响了实验的观察。今后的事件中，我组人员需更加认真负责，更加有耐心。

五、实验数据处理 

     1、实验记录表：

                                  混凝沉淀实验记录

2、吸光度与投药量关系曲线：

3、本实验过程及方法设计中的确有需要加以改进之处，原因是：

   改进的建议是：

六、思考题

1、影响混凝的主要因素是水温T；PH；电动搅拌器转速n；混凝剂的量；水中杂质的成分、性质及浓度。

2、混凝剂投加的量过大，效果不一定好的原因是

3、若实验有混凝剂投加量和最佳PH两个因素的变化对混凝效果应该采取正交实验设计此实验，如下表：

                             正交实验表

理解：最好按三因素四水平进行正交设计。

化学混凝实验

一、实验目的

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作用下，长期处于稳定分散状态，不能用自然沉淀方法去除。向这种水中投加混凝剂后，可以使分散颗粒相互结合聚集增大，从水中分离出来。

由于各种废水差别很大，混凝效果不尽相同。混凝剂的混凝效果不仅取决于混凝剂种类、投加量，同时还取决于水的pH、水温、浊度、水流速度梯度等影响。

通过本次实验，希望达到以下目的：

1、加深对混凝沉淀原理的理解；

2、掌握化学混凝工艺最佳混凝剂的筛选方法；

3、掌握化学混凝工艺最佳工艺条件的确定方法。

二、实验原理

化学混凝的处理对象主要是废水中的微小悬浮物和胶体物质。根据胶体的特性，在废水处理过程中通常采用投加电解质、相反电荷的胶体或高分子物质等方法破坏胶体的稳定性，使胶体颗粒凝聚在一起形成大颗粒，然后通过沉淀分离，达到废水净化效果的目的。关于化学混凝的机理主要有以下四种解释。

1、压缩双电层机理

当两个胶粒相互接近以至双电层发生重叠时，就产生静电斥力。加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力将部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。由于扩散层减薄，颗粒相撞时的距离减少，相互间的吸引力变大。颗粒间排斥力与吸引力的合力由斥力为主变为以引力为主，颗粒就能相互凝聚。

2、吸附电中和机理

异号胶粒间相互吸引达到电中和而凝聚；大胶粒吸附许多小胶粒或异号离子，ξ电位降低，吸引力使同号胶粒相互靠近发生凝聚。 

3、吸附架桥机理

吸附架桥作用是指链状高分子聚合物在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的现象。

4、沉淀物网捕机理

当采用铝盐或铁盐等高价金属盐类作凝聚剂时，当投加量很大形成大量的金属氢氧化物沉淀时，可以网捕、卷扫水中的胶粒，水中的胶粒以这些沉淀为核心产生沉淀。这基本上是一种机械作用。

在混凝过程中，上述现象常不是单独存在的，往往同时存在，只是在一定情况下以某种现象为主。

三、实验材料及装置

1、主要实验装置及设备

（1）化学混凝实验装置采用是六联搅拌器，其结构如图1所示。

图1  化学混凝实验装置

（2）pHS-2型精密酸度计；

（3）COD测定装置。

（4）干燥箱

（5）分析天平

2、实验用水

生活污水、造纸废水、印染废水等。

3、实验药品

（1）混凝剂：聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁铝（PAFS）、聚丙烯酰胺（PAM）等；

（2）COD测试相关药品。

四、实验内容

1、实验方法

取300mL废水于500mL烧杯中，加酸或碱调整pH值后，按一定的比例投加混凝剂，在六联搅拌器上先快速搅拌（转速200r/min）2min，再慢速搅拌（80r/min）10min，然后静置，观察并记录实验过程中絮体形成的时间、大小及密实程度、沉淀快慢、废水颜色变化等现象。静置沉淀30min后，于表面2~3cm深处取上清液测定其pH和COD。

2、实验步骤

（1）最佳混凝剂的筛选

根据所选废水的水质特点，利用聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁铝（PAFS）、聚丙烯酰胺（PAM）等常规混凝剂进行初步实验，根据实验现象和检测结果，筛选出适宜处理该废水的最佳混凝剂。

（2）混凝剂最佳投加量的确定

利用筛选出的混凝剂，取不同的投加量进行混凝实验，实验结果记入表1。根据实验结果绘制COD去除率与混凝剂投加量的关系曲线，确定最佳的混凝剂投加量。

（3）最佳pH值的确定

调整废水的pH值分别为6.0、6.5、7.0、7.5、8.0进行混凝实验，实验结果记入表2。根据实验结果绘制COD去除率与pH值的关系曲线，确定最佳的pH值条件。

（4）考察搅拌强度和搅拌时间对混凝效果的影响

在混合阶段要求混凝剂与废水迅速均匀混合，以便形成众多的小矾花；在反应阶段既要创造足够的碰撞机会和良好的吸附条件让小矾花长大，又要防止生成的絮体被打碎。根据本实验装置——六联搅拌器的特点，通过烧杯混凝搅拌实验，确定最佳的搅拌强度和搅拌时间。

五、实验结果与讨论

1、不同混凝剂对COD去除率的影响；

2、混凝剂的投加量对COD去除率的影响；

3、pH值对COD去除率的影响；

4、搅拌速度和搅拌时间对COD去除率的影响；

5、混凝最佳工艺条件的确定。

6、简述影响混凝效果的几个主要因素。

7、为什么投药量大时，混凝效果不一定好?

表1  最佳投药量实验记录

第______组          姓名_________          实验日期_________

原水温度_______℃      色度______    pH______    COD_____mg/L

使用混凝剂的种类及浓度____________

表2  最佳pH值实验记录

第______组             姓名_________       实验日期_________

原水温度_______℃      色度______     pH______    COD_____mg/L

    使用混凝剂的种类及浓度____________