實驗三 絮凝法處理染料廢水變清水

一、本實驗的學科素養、知識及能力的培養

1．了解工業廢水是可以通過處理變成清水；

2．了解絮凝法處理廢水的原理和方法；

3．學習標準曲線的繪制及應用。

二、實驗原理

1．絮凝法進行水處理原理

印染廢水是較難治理的工業廢水之一，采用絮凝法處理印染廢水是一種高效低成本的處理方法，對其進行研究具有重要的經濟效益及社會效益。

本實驗采用PAC（聚合氯化鋁，簡稱聚鋁，又名：絮凝劑、助凝劑、混凝劑。該產品是一種無機高分子混凝劑，主要通過吸附電中和、吸附架橋、沉淀物網捕等機理作用絮凝）和PAM（聚丙烯酰胺， 該產品的分子能與分散于溶液中的懸浮粒子架橋吸附，有著極強的絮凝作用）兩種絮凝劑混合進行處理模擬染料廢水，絮凝后形成大絮狀體沉降，再進行固液分離達到處理的效果。

2．脫色率測量

采用可見分光光度計，測量處理前后水質的吸光度，采用如下公式計算：

　　（3-1）

式中　 A0——染料廢水處理前的吸光度；

　　　　A——染料廢水處理后的吸光度。

3．繪制標準工作曲線

配制不同濃度的染料標準溶液，繪制染料吸光度A-c的標準工作曲線，測量處理后的未知染料廢水的吸光度，通過標準曲線查得染料廢水的濃度，達到國家排放標準方可排放。

三、實驗試劑、耗材及儀器

試劑：絮凝劑PAC（2.5%）50mL、PAM（0.05%）50mL溶液，湖藍染料模擬廢水（約0.1g·L-1）500mL。

耗材：稱量紙。

儀器：燒杯80mL的4個，量筒50mL 1個，膠頭滴管4個，6個50mL的容量瓶，攪拌棒1個，20mL、10mL移液管各一支，電磁攪拌器（圖3-1）及磁子一套，分析天平，白手套，可見分光光度計（圖3-1）及比色皿一套。電腦一臺，內裝Origin軟件。

四、實驗步驟

1．絮凝法處理模擬染料廢水

① 分別量取事先配制濃度為0.1g·L-1左右的湖藍染料模擬廢水40mL，移入事先洗凈的4個80mL燒杯中。

② 分別加入PAC及PAM兩種絮凝劑，按照表3-1中條件滴加并進行電磁攪拌及絮凝實驗。

2．模擬染料廢水絮凝處理及脫色率研究

取上清液放入比色皿中，采用可見分光光度計測得其吸光度，同時測定處理前原液的吸光度，按照公式（3-1）計算其脫色率。

1．測量吸光度時，可見分光光度計的最佳波長事先由教師確定。

2．實驗結果要進行四種工藝的對比研究，找出四種工藝中的較好的工藝條件，以進行后續的進一步優化工藝探究實驗設計。在對比實驗中，要求實驗工藝具有可比性，實驗前討論出要控制哪些實驗條件保持一致。

3．模擬染料廢水絮凝后的工藝處理后的染料剩余量分析

（1）標準工作曲線繪制（由教師在準備實驗時繪制）

① 采用容量瓶配制湖藍5B染料標準溶液（0.1000g·L-1）50mL。

② 可見分光光度計的使用事先看儀器使用說明，首先尋峰最佳波長λ（最佳波長由實驗指導教師事先給出），在最佳波長條件下測定吸光度。

③ 將準確配制的湖藍染料標準溶液濃度0.1000g·L-1，分別稀釋至倍率：0.8、0.6、0.4、0.2、0.1，測得其吸光度，采用Origin軟件繪制標準吸光度A-c工作曲線，曲線應通過O點，且相關系數大于0.999。標準曲線示意圖見圖3-2。

（2）模擬染料廢水處理后染料剩余量

在前面實驗中測出的四種工藝處理后廢水上清液的吸光度A，從標準工作曲線上查出吸光度對應的溶液濃度，即為處理后廢水中染料的剩余量。課后查閱相關資料，研究處理后的廢水是否符合國家環保排放標準。

五、實驗結果討論

1．對比同一濃度染料廢水加不同量的絮凝劑的處理效果及不同濃度染料廢水加同一濃度的絮凝劑得到的效果進行討論？

2．研究工藝條件的最優化，不同實驗中哪些控制條件或變量必須一致？否則最優化工藝條件不合理。

3．如上實驗設計是否能取得最佳處理工藝，如何進一步設計實驗，以取得最佳工藝？

4．了解多變量實驗條件設計的正交設計方法，如何設計尋找最佳工藝的實驗設計方案？

5．可見分光光度計比色法應用案例舉例？

6．做本實驗你的心得體會？

附錄：教師知識準備及實驗準備

教學引導

① 兩種絮凝劑的絮凝機理討論。

② 對于給定同一濃度染料廢水如何設計兩種絮凝劑的用量和比例，如何設計實驗優化用量和比例？

③ 優化工藝條件，實驗中對比四種工藝實驗，控制哪些條件必須達到一致？

④ 了解多變量實驗條件設計的正交設計方法，如何設計尋找最佳工藝的實驗設計方案？

⑤ 可見分光光度計比色法合適的分析對象？