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；
（3）了解影响混凝条件的相关因素。
二、实验原理
混凝阶段所处理的对象，主要是水中悬浮物和胶体杂质。混凝过程的效能对后续处理，如沉淀、过滤影响很大，所以，它是水处理工艺中十分重要的一个环节。我们知道，天然水中存在着大量悬浮物，悬浮物的形态各不相同，大颗粒悬浮物可在自身重力作用下沉降；而胶体颗粒，是使水产生浑浊的一个重要原因，靠自然沉降是不能除去的，因为水中的胶体颗粒主要是带负电的黏土颗粒，胶粒间存在的静电斥力、胶粒的布朗运动、胶粒表面的水化作用，使胶粒具有分散稳定性。三者中以静电斥力影响最大，向水中投加的混凝剂能提供大量的正离子，能加速胶体的凝结和沉降。压缩胶团的扩散层，使电位转变为不稳定因素，也有利于胶粒的吸附凝聚。水化膜中的水分子与胶粒有固定联系，具有弹性较高的黏度，把这些水分子排挤出去需要克服特殊的阻力，正是这种阻力阻碍胶粒直接接触。有些水化膜的存在决定于双电层状态，若投加混凝剂降低ξ电位，有可能使水化作用减弱，混凝剂水解后形成的高分子物质（直接加入水中的高分子物质一般具有链状结构），在胶粒与胶粒之间起了吸附架桥作用，即使ξ电位没有降低或降低不多，胶粒不能相互接触，通过高分子链状物吸附胶粒，也能形成絮凝体。
消除或降低胶体颗粒稳定因素的过程叫脱稳。脱稳后的胶粒，在一定的水力条件下，才能形成较大的絮凝体，俗称矾花，直径较大且较密的矾花容易下沉。投加混凝剂直至形成矾花的过程叫混凝。
混凝过程最关键的是确定最佳混凝工艺条件，因混凝剂的种类较多，主要有有机混凝剂、无机混凝剂、人工合成混凝剂（阴离子型、阳离子型、非离子型）、天然高分子混凝剂（淀粉、树胶、动物胶）等，所以，混凝条件需根据混凝剂确定。此外，要确定某种混凝剂的投加量，还需考虑pH等因素的影响，如pH过低（小于4）则所投的混凝剂的水解受到限制，其主要产物中没有足够的羟基进行桥联作用，也就不容易生成高分子物质，絮凝作用较差；如果pH过高（大于9时），又会溶解生成带负电荷的络合离子而不能很好地发挥混凝效能。
三、实验装置及仪器
（1）六联搅拌器（1台），如图4－1所示。
图4－1 六联搅拌器
（2）光电浊度仪（1台）。
（3）酸度计（1台）。
（4）烧杯（1 000mL，500mL，200mL各6个）。
（5）烧杯（500mL，3个）。
（6）移液管（1mL，2mL，5mL，10mL各4支）。
（7）注射针筒（50mL，2支）。
（8）温度计（1支）。
四、实验试剂
（1）硫酸铝溶液Al2（SO4）3·18H2O（10g／L）。
（2）三氯化铁溶液FeCl3·6H2O（10g／L）。
（3）盐酸HCl（质量分数10%）。
（4）氢氧化钠NaOH（质量分数10%）。
（5）聚丙烯酰胺（1mg／L）。
五、实验步骤
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，确定一种混凝效果最佳的混凝剂。
（1）确定原水特征，即测定原水的浊度、温度、pH，记录在表4－1中。(www.xing528.com)
（2）用3支500mL的烧杯，分别取200mL原水，将装有水样的烧杯置于六联搅拌器上。
（3）分别向3支烧杯中加入FeCl3、Al2（SO4）3、聚丙烯酰胺，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矾花，记录下这时每个试样中混凝剂的投加量，并记录在表4－1中。
（4）停止搅拌，静止10min。
（5）用50mL注射针筒抽取上清液，共抽3次，用浊度仪测出三个水样的浊度，记录在表4－1中。
（6）根据测得的浊度确定出最佳混凝剂。
2.确定混凝剂的最佳投量
（1）用6个1 000mL烧杯，分别取800mL原水，将装有水样的烧杯置于混凝搅拌仪上。
（2）采用实验1中选定的最佳混凝剂，利用均分法确定此组实验的6个水样的混凝剂投加量，按25%～100%的剂量分别加入到800mL原水样中，记录在表4－2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。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10min，然后用50mL注射针筒分别抽出6个烧杯中的上清液，共抽3次，同时用浊度仪测定水的剩余浊度，记录在表4－2中。
3.最佳pH的影响
（1）用6只1 000mL的烧杯，分别取800mL原水，将装有水样的烧杯置于混凝仪上。
（2）调整原水pH，用移液管依次向1＃，2＃，3＃装有原水的烧杯中，分别加入2.5mL，1.5mL，1.0mL 2Cl，再向4＃，5＃，6＃装有原水的烧杯中，分别加入0.2mL，0.7mL，1.2mL 2aOH。
（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，记录在表4－3中。
（4）用移液管依次向装有原水烧杯中加入相同剂量的混凝剂，投加剂量按照最佳投药量实验中得出的最佳投加量确定。
（5）启动搅拌机，快速搅拌300r／min，0.5min，中速搅拌150r／min，10min，慢速搅拌70r／min，10min，停机。
（6）静置10min，用50mL注射针筒抽出烧杯中的上清液（共抽3次，约150mL）放入200mL烧杯中，同时用浊度仪测定剩余水的浊度，每个水样测3次，记录在表4－3中。
六、实验结果记录
表4－1 原始数据及三种混凝剂浊度测定记录表
表4－2 某一种混凝剂投加量的最佳选择
表4－3 pH最佳值的选择
思考题
（1）根据实验结果以及实验中所观察到的现象，简述影响混凝的主要因素。
（2）为什么投加最大药量时，混凝效果不一定好？
（3）实验结果与水处理实际设备比较有哪些差别？如何改进？
（4）pH对剩余浊度有什么影响？
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