聚合硫酸鐵(PFS)是一種無機(jī)高分子混凝劑，其分子式可表示為[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m，適用于水溫10-50，pH  5.0-8.5，但在pH  4.0-11范圍內(nèi)仍可使用。與普通鐵鋁鹽相比，它具有投資少、絮體形成快、對水質(zhì)適應(yīng)性廣、水解消耗水中堿度少等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于廢水處理。

本實(shí)驗(yàn)將0.25、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0毫升聚合硫酸鐵混凝劑依次投加到6個(gè)相同的高嶺土廢水中，測定處理后廢水的濁度，確定混凝劑的較佳投加量。

硫酸亞鐵和聚合硫酸鐵的實(shí)驗(yàn)原理

本實(shí)驗(yàn)采用混凝法將混凝劑聚合硫酸鐵投加到廢水中，使水中難以沉淀的膠體顆粒相互聚合，生長到自然沉淀的程度。聚合硫酸鐵的絮凝機(jī)理主要是利用水解過程中產(chǎn)生的多核絡(luò)合物對污水中的溶膠的強(qiáng)吸附作用，通過鍵合、橋聯(lián)、交聯(lián)等方式促進(jìn)顆粒的聚集產(chǎn)生絮凝作用，可以降低廢水的濁度和色度，去除各種高分子物質(zhì)、有機(jī)物、一些重金屬毒物(汞、鎘、鉛)和放射性物質(zhì)，還可以去除磷和硫。

濁度指數(shù)計(jì)算如下。濁度去除率=(A-B)/A*

公式中，a代表原水濁度；b代表處理后廢水的濁度。

硫酸亞鐵、聚合硫酸鐵儀器和藥品

(1)主要儀器：濁度儀、1000mL燒杯(6)、臺秤、100mL燒杯(6)、玻璃棒(2)主要試劑：自制混凝劑聚合硫酸鐵、高嶺土。

硫酸亞鐵和聚合硫酸鐵的實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)室模擬高嶺土廢水(高濁度廢水)的處理?xiàng)l件和效果，用濁度儀測定廢水的濁度。

(1)樣品溶液的制備：稱取6份1.5g高嶺土放入6個(gè)1000毫升燒杯中，加入1000毫升自來水，攪拌均勻，依次編號1-6。測量原水的濁度。濁度測試基于放入濁度計(jì)的初始濁度讀數(shù)。

確定混凝劑的較佳用量。將自制混凝劑稀釋10倍后，加入1-6份1000毫升高嶺土懸濁液中的混凝劑體積依次為0.25毫升、0.5毫升、1.0毫升、2.0毫升、3.0毫升和4.0毫升。逐步攪拌后，靜置，測量并記錄上清液的濁度。

攪拌速度：先快速攪拌1分鐘，然后調(diào)至中速2分鐘，慢速5分鐘，較后靜置10分鐘，測量上清液濁度。

硫酸亞鐵和聚合硫酸鐵的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果

(1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

(1)樣品溶液的制備：將1.5g高嶺土分別放入1號-6號燒杯中，然后加入1000ml自來水溶解，攪拌得到6杯幾乎相等的白色懸浮液。確定混凝劑較佳用量：依次加入0.25、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0mL混凝劑后，懸浮液依次變黃，顏色加深；攪拌靜置后，燒杯底部有一層白色沉淀，液體變得清澈。3號燒杯效果更好。

(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

硫酸亞鐵和聚合硫酸鐵實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

不同聚合鐵用量對高濁度廢水處理的影響

聚離子不同添加量對高濁度廢水處理效果的影響圖

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)混凝劑體積為1.0毫升、濃度為16.244毫克/升時(shí)，被測水樣的濁度較低?？梢钥闯龌炷齽┑妮^佳投加量為16.244 mg/L，在廢水中加入混凝劑后，凈水效果會(huì)降低，證明混凝劑不是越多越好。添加過量的混凝劑不僅不能凈化水，還會(huì)造成試劑的浪費(fèi)，使凈化效果變差。這是因?yàn)樘幚硐到y(tǒng)中PFS形成的Fe2(OH)24、Fe2 (OH) 66、[Fe(OH)2]等帶正電荷的離子被污水中帶負(fù)電荷的膠體粒子電中和，使其不穩(wěn)定。同時(shí)，這些帶電離子還具有排他性的化學(xué)吸附、鍵合架橋、掃絮、捕網(wǎng)等功能。當(dāng)用量足夠大時(shí)，幾種作用的綜合作用會(huì)使污水中的污物沉淀，從而達(dá)到更好的去除效果。

硫酸亞鐵和聚合硫酸鐵的實(shí)驗(yàn)分析：

(1)聚合鐵溶液的酸堿度

當(dāng)pH值較低時(shí)，鐵離子以水合鐵絡(luò)合離子的形式存在。加入廢水中，如果pH值升高，這些水合絡(luò)合離子會(huì)發(fā)生配位水解反應(yīng)，產(chǎn)生各種羥基鐵離子，較終沉淀出氫氧化鐵的化學(xué)沉淀物。由于沉淀捕網(wǎng)機(jī)理，絮凝效果越來越好。如果pH值過低，配位水解反應(yīng)困難，絮凝效果差。實(shí)驗(yàn)在pH值接近7的條件下進(jìn)行，凈水效果較好。

(2)攪拌的強(qiáng)度和方式

這個(gè)實(shí)驗(yàn)的攪拌速度是：先快速攪拌1分鐘，然后中速攪拌2分鐘，慢速攪拌5分鐘。速度由快到慢，開始時(shí)快速增加混凝劑與懸浮物的碰撞概率；后期減慢速度，防止大顆粒被壓碎。

第二個(gè)實(shí)驗(yàn)的攪拌方法是垂直攪拌，玻璃棒貼在壁上，這樣大面積攪拌懸浮液有利于增強(qiáng)攪拌效果。但是因?yàn)檫@個(gè)攪拌是我們組員做的，所以攪拌效果有一定的差異，可能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定的影響。

(3)靜置時(shí)間

站立是一個(gè)聚集和衰老的過程。靜置時(shí)間越長，凈化效果越好。因此，靜置時(shí)間也是一個(gè)影響因素，靜置10分鐘后應(yīng)立即取出上清液和小燒杯，以保證每個(gè)實(shí)驗(yàn)組的靜置時(shí)間相同。硫酸亞鐵、聚合硫酸鐵結(jié)論：

本實(shí)驗(yàn)采用新型無機(jī)高分子聚合硫酸鐵對廢水進(jìn)行處理和測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)混凝劑投加量為16.244毫克/升時(shí)，對水有明顯的凈化效果，大大降低了廢水的濁度。同時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)混凝劑用量為8-48毫克/升時(shí)，凈化效果更好，充分顯示了聚合硫酸鐵強(qiáng)大的凈水能力。