华南师范大学实验报告
实验五混凝剂——聚合硫酸铁对污水的处理
一、前言
1、实验目的
①了解混凝法处理水的原理。
②掌握实验室模拟废水处理的操作技术与仪器设备的使用。
③学会通过色度、浊度、COD的测定，评价水质。
2、文献综述与总结
随着工农业生产的迅速发展和人们生活水平的提高，用水量和废水排放量日益增加，要使有限的水资源满足人们日益增长的生产和生活需要，对排放废水进行有效的净化处理和回用日趋迫切。
絮凝作为重要的水处理方法或基本的单元操作之一，在水处理中占据极其重要的地位。
絮凝剂的优劣是絮凝效果及整个水处理效果的决定因素之一。
在众多的有机、无机絮凝剂中，聚合硫酸铁（PFS）以其产生的矾花大、絮体密实、沉降快、适用pH值范围广、耗量少、效果好、无毒、价格便宜等优点，倍受水处理界的青睐[1]。
废水的物理处理方法，又称为机械治理法。
主要用于分离废水中的悬浮性物质。
该方法最大的优点是简单、易行、效果良好，并且十分经济。
一方面可从废水中回收有用的物质，另一方面也使废水得到了一级治理。
常用的物理治理方法有：重力分离法、离心分离法、过滤法以及蒸发结晶法等。
废水的化学处理方法的主要处理对象是废水中溶解性或胶体性的污染物质。
它既可合污染性物质与水分离，也能改变某些污染物质以及有机物等，因此可达到比物理方法更高的净化程度。
特别是要从废水中回收有用物质时，或者废水中含有某种有毒、有害且不易被微生物降解的物质时，采用化学治理方法最为适宜。
然而，化学治理法常需采用化学药剂或材料，因此运行费用一般都比较高，操作与管理的要求也比较严格等。
而且，在化学法的前处理或后处理过程中，通常还需配合使用物理治理方法。
其中有一种应用最广泛，既经济又方便的处理方法——混凝法。
混凝法在废水处理中，通常混凝法必须与沉淀 法配合使用，故称之为
混凝沉淀法。
它可以作为初级处理的手段，也可作为二级处理或深度处理的
一种工艺。
１、基本原理：向废水中投加某种化学药剂（常称之为混凝剂），
使水中难以沉淀的胶体悬浮颗粒或乳状污染物质推动稳定后，由于互相碰撞
以及附聚或聚合，搭拉而形成较大的颗粒或絮状物，从而更易于自然下沉或
上浮而被除去。
可降低废水的浊度、色度，除去多种高分子物质、有机物和
某些重金属毒物和放射性物质等，因此在工业废水的处理中得到广泛应用。
２、常用的混凝剂：可分为无机有和机两大类。
（１）无机混凝剂。
其应用最
广的主要有铝盐，如硫酸铝、明矾、铝酸钠等；其次是铁盐，如硫酸亚铁、
硫酸铁、三氯化铁等；还有可以循环使用的混凝剂，如碳酸镁等。
这些药剂
均可取得良好的混凝效果，可根据水质情况选用。
只是在混凝过程中，大多
数会产生比较多的污泥。
此外，还有一种无机高分子混凝剂，如聚全氯化铝、
聚合硫酸铁，目前应用最为广泛，混凝效果也更好。
（２）有机絮凝剂。
它主
要是人工合成酸聚丙烯酸钠（阴离子型）、聚乙烯吡烯盐（阳离子型）和聚丙
烯酰胺（非离子型）等高分子絮凝剂。
这类絮凝剂只需投加少量，便可获得
较佳的絮凝效果，而且污泥量也少。
当单用某种絮凝剂不能取得良好效果时，
还须投加助凝剂。
助凝剂大体上也可分为二类：a 、用于调节或改善混凝条件
的药剂，如石灰、氯气等；b 、用于改善絮凝体结构的高分子助凝剂，如聚丙
烯酰胺、活性硅胶、骨胶和海藻酸钠等。
有时，有机类絮凝剂与其他无机类
混凝剂合用，絮凝的效果更佳，经济上也更适宜。
某些天然的高分子物质，
如淀粉、纤维素、蛋白质以及胶和藻类等，本身就有混凝的作用。
聚合硫酸铁(简称聚铁,符号PFS)又名为羟基硫酸铁，化学式为:
Fe 2(OH)n (SO 4)2
3n 。
聚合硫酸铁作为一种新型无机高分子絮凝剂，水解后可产生
多种高价和多核离子，对水中悬浮胶体颗粒进行电性中和，降低电位，促使
离子相互凝聚,同时产生吸附、架桥交联等，可用于生活用水及工业用水的净
化，也可对各种工业废水与城市污水(如食品、皮革、矿山、冶金、印染、造
纸、石油加工等)进行净化，同时聚合硫酸铁具有优越的净水性能，生产成本
低、投加量少、产生的矾花大、絮体密实、沉降快、适用pH 值范围广、杂
质(浊度、COD 、悬浮物等)去除率高、絮团沉降快，脱色效果好等优点，倍
受水处理界的青睐，已广泛应用于各种工业废水和城市污水处理[2]。
二、实验部分
1、实验仪器与药品
1.1实验仪器
磁力搅拌器、pH试纸、浊度计、1000ml烧杯、玻璃棒、秒表、托盘天平、
1ml移液管、洗耳球
1.2实验药品
实验4自制混凝剂聚合硫酸铁、盐酸溶液（1:3）、氢氧化钠溶液（10%）、
去离子水、高岭土
2、实验原理
本实验就是采用混凝法，向废水中投入混凝剂聚合硫酸铁，使水中难以沉淀的胶体颗粒能相互聚合，长大至能自然沉淀的程度，聚合硫酸铁的絮凝
机理主要是利用它在水解过程中产生的多核配合物对污水中的溶胶的强烈吸
附，通过粘结、架桥、交联等促进微粒聚集而产生絮凝，降低废水的浊度、
色度，去除多种高分子物质、有机物、某些重金属毒物（汞、镉、铅）和放
射性物质等，还可以去除磷、硫等。
评价指标：浊度去除率=（原水的浊度-
处理后废水的浊度）/原水的浊度×100%[3] 。
3、实验步骤
处理高浊度废水(用高岭土和自来水制备), 用浊度计测定废水浊度, 具体步骤如下:
①样品溶液的配置。
称取4.0070g 高岭土于烧杯中, 加入1000mL自来水,
搅拌均匀后，将1000mL的高岭土溶液分成5份置于5个1000mL的烧杯中并加水
至1000mL，搅拌均匀后得到浓度相同的5份1000mL的高岭土溶液。
②测定原高岭土溶液的浊度。
取第一份高岭土溶液，立刻快速搅拌溶液1
分钟，再慢速搅拌溶液10分钟，最后静置10分钟后，取上层清液的测其浊度。
③测定不同混凝剂用量下高岭土溶液的浊度。
往第二份高岭土溶液中加
入0.05mL自制混凝剂聚合硫酸铁，立刻快速搅拌溶液1分钟，再慢速搅拌溶液
10分钟，最后静置10分钟后，取上层清液的测其浊度。
④分别取第三、四、五份高岭土溶液分别加入0.1mL、0.3mL、0.4mL
自制混凝剂聚合硫酸铁，重复步骤③。
4、实验现象与结果
表：不同聚铁加入量对高浊度废水处理效果的影响(静置10min)
三、结果与讨论
根据上面的表格,做出不同不同聚铁加入量对高浊度废水处理效果的影响的图象.
可
以
看
到
随着药剂投加量的增大,浊度先减后增，浊度去除率先增后减。
即随着混凝剂用量的增多，聚铁处理污水的效果先变好，随后，增多混凝剂用量，聚铁处理污水的效果变差，所以最佳的混凝剂用量确定为17.82 mg/L。
这是因为PFS在处理体系中形成的Fe2(OH)24+、Fe4(OH)66+、[Fe(OH)2+]等正电荷离子与污水中带负电荷的胶粒
发生电中和作用而使之脱稳，同时这些带电离子还具有专属化学吸附、粘结架桥、卷扫絮凝和网捕等作用。
当投加量足够大时，几种作用综合影响把污水中的污物沉淀出来，产生较好的去除效果。
总结本次实验的建议：1、之前实验4的数据应该保留好并且记录在本子上，方便本次实验查阅总铁量，因为各个小组制备的聚铁溶液总铁含量是不相同的；
2、测定废水浊度的时候需要快，取第一次放下显示的数值为参考对象；
3、记录
好每一次静置溶液的时间，需保证每次的时间差别较小，以免因为静置时间长而非混凝剂或者pH效果好而浊度低，造成判断误差；4、尽量把拿去测定的样品倒回原溶液中，以免造成总水量减少；5、聚铁浓度较高，可以稀释一定的倍数再进行试验，选择的梯度尽量有代表性，最好能在0~0.1之间再取一个值。
参考文献：
[1] 项成林. 浅谈水工业的现状与展望[J ] . 工业水处理,1997 ,17 (2) :4～8.
[2]雷华等. 无机絮凝剂聚合硫酸铁制备方法的评价[J].环境保护,1997,(4):15～16.
[3]胡晓霞,史成武,戴文娟.不同碱化度聚合硫酸铁的除浊效果. 安徽大学学报[J ] . 自然科
学,1996.20(2)
[4] 黄胜,刘根凡. 聚铝和聚铁在造纸废水处理中的交互作用[J]. 华中科技大学学报(自然科学
版), 2004,32(3):51-53.。