氯化對黃河水性能的影響

氯化對黃河水性能的影響

1新型水處理技術電、磁處理技術可以有效破壞現(xiàn)有的水污染穩(wěn)定結構，加速污染物的下落。其沉降過程中能耗低、易于操作、無二次污染、成本低,從而成為一項新型的水處理技術。常規(guī)水處理技術中絮凝劑聚合硫酸鐵因其水解產物形式多樣,粒徑較大,絮凝性能優(yōu)良,得到廣泛運用。本次實驗將電磁技術與常規(guī)混凝技術進行了高效結合,研制了三相交流變頻電磁處理裝置,通過改變其運行參數(shù),以黃河水出水渾濁度和CODCr值為指標,研究了電壓、電流、頻率以及磁化時間對聚合硫酸鐵混凝機理及水解效果的影響。2實驗2.1消解儀、ug7-1磁力加熱除塵器儀器:MY3000-6型智能混凝試驗攪拌儀,WGZ-200型濁度計,COD-571化學需氧測定儀,COD-571-1型消解儀,CJJ78-1磁力加熱攪拌器。試劑:分析純聚合硫酸鐵(PFS)(AR),濃硫酸(AR),重鉻酸鉀(AR),分析純硫酸汞(AR),硫酸銀(AR),鄰苯二甲酸氫鉀(AR)。實驗用水為黃河水,水樣pH值為7.8,溫度為21℃,初始濁度為500NTU,CODr值為70mg/L。2.2交變電磁發(fā)生裝置實驗裝置如圖1所示,利用變頻器作為可調電源,連接三個一樣的橫截面積為0.009m2、高度為15cm電磁線圈,組成可調節(jié)的交變電磁發(fā)生裝置。2.3混凝劑的制備配制2%的PFS溶解液,取其中一部分溶液,放入磁化裝置中,進行磁化實驗?；炷龑嶒灣跗?分別向6個盛有1000mL黃河水的量杯中加入不同量的PFS溶解液進行混凝實驗。設置轉速300r/min,100r/min,30r/min,攪拌完畢后靜置沉淀20min,取液面下3cm處的水樣進行出水渾濁度和CODCr值的測定。通過正交試驗L9(34)得出影響因子的主次關系:加藥量>頻率>電壓>電流>磁化時間;:較優(yōu)工藝參數(shù)為電壓100V、電流0.7A、頻率150Hz、磁化時間60s。3結果與分析3.1投加量對處理效果的影響分別取磁化前后的聚合硫酸鐵溶解液2mL、3mL、4mL、5mL、6mL、7mL置于裝有1000mL黃河水的量杯中進行混凝實驗。二者的出水渾濁度和CODCr值隨投藥量的變化如圖2所示。由圖2可知,在其他條件為一定值、同等投藥量時,常規(guī)組的出水渾濁度和出水CODCr值隨著投加量增加持續(xù)遞減至7mL,分別為3.18NTU、35mg/L;磁化組先減小,在投加4mL時達到最低,分別為0.75NTU、24mg/L,總體值比常規(guī)組的分別降低了76%、32%,之后反而上升,這是由于磁化聚合硫酸鐵的有效利用率提高,在水中的水解產物增多至過量,水中帶負電的雜質顆粒表面吸附了過多的正離子,從而電性逆變,重新穩(wěn)定。磁化組的混凝效果明顯優(yōu)于常規(guī)組,其原因是電磁場場能轉變成了溶解液中粒子的內能,致使粒子的排斥勢能和動能增加,排斥勢能的增加引起了粒子穩(wěn)定分散于水體中且Zeta電位升高、壓縮雙電層電性中和作用提高,動能的增加引起粒子定向運動加劇、消弱重力特性且不易聚沉、進而水解效應增強。因此,磁化處理不僅提高了PFS的壓縮雙電層作用,也加劇了水解性能,在提高混凝效果的同時,也降低了投藥量。3.2影響混凝劑用量的因素設定頻率為250Hz、電流0.8A、磁化時間為60s,將PFS溶解液放入磁化裝置中進行磁化。磁化完畢后,取4mL投入混凝試驗,其出水渾濁度和CODCr值隨電壓的變化如圖3所示。由圖3知,在其他因素為一定值、隨著電壓的增加,出水渾濁度和CODCr值均先減小后增大,在100V時達到最小值,分別為0.51NTU、38mg/L。這是因為電壓增大引起交變電磁場強度增強,PFS溶解液中水解產物粒子的內能增加,Zeta電位升高,壓縮雙電層電性中和作用增強,混凝效果明顯提高;在100V之后,電壓的繼續(xù)增大會引起阻抗變大,交變電磁場強度減弱,PFS溶解液中新生成水解產物的獲得的場能也減小,內能增加幅度減小,Zeta電位也略有降低,壓縮雙電層電性中和作用減弱,出水渾濁度和CODCr值增大。3.3cb-bs-mspfs溶解液中感應電流的影響電流的變化對粒子外層電子的分布有明顯的影響,設定電壓100V、頻率250Hz、磁化時間60s時,對PFS溶解液進行磁化。完畢后,取4mL投入混凝試驗,其出水渾濁度和CODCr值隨電流的變化如圖4。由圖4可知,在0~0.7A范圍內,感應電流的影響占主導,PFS溶解液中水解產物粒子外層的電子發(fā)生能級躍遷,離子的穩(wěn)定性提高,彼此間不易發(fā)生聚集而沉淀,致使電離強度增大,水解產物增多,絮凝作用增強,出水渾濁度和CODCr值降低,在0.7A時達到最低,分別為0.37NTU、34mg/L;在0.7~1.3A范圍內,感抗的影響作用提高,導致電磁場作用減弱,產生的場能達不到水解產物粒子外層電子發(fā)生最大能級躍遷所需的能量,因此,粒子的穩(wěn)定性下降,水解性能減弱,水解產物減少,出水渾濁度和CODCr值增大。3.4同粒劑頻率對納米顆粒和污染物顆粒分散的影響頻率對粒子的諧振有明顯的影響。設定電壓為100V、電流為0.8A、磁化時間為60s時,對PFS溶解液進行磁化。完畢后,取4mL投入混凝試驗,其出水渾濁度和CODCr值隨頻率的變化如圖5所示。由圖5可知,在50~250Hz時,隨著頻率的增加,粒子的諧振動增強,同種粒子的排斥性增大且定向運動加劇,與雜質顆粒的單位接觸面積增大、具有較強的粘結能力,吸附架橋能力增強,吸附更多的雜質顆粒,出水渾濁度和CODCr值降低,在150Hz時達到最佳,分別為0.27NTU、21mg/L;在250~400Hz時,粒子的諧振動劇烈,重力特性減弱,粒子較穩(wěn)定地分散于水體中,產生更多的水解產物離子,致使電荷密度增大的同時又增強了Zeta電位,壓縮雙電層和電性中和作用增強,出水渾濁度和CODCr值在300Hz時達到最低,分別為0.31NTU、30mg/L。3.5預處理時間對水解產物的影響設定電壓為100V、電流為0.8A、頻率為250Hz,將PFS溶解液進行磁化。完畢后,投入混凝試驗,其出水渾濁度和CODCr值隨磁化時間的變化如圖6所示。由圖6可知,在0~60s時,隨著磁化時間的延長,溶液中粒子的布朗運動被破壞,粒子定向運動劇烈,消弱了重力特性而不易聚沉,穩(wěn)定性增加從而水解性能提高,水解產物增多,出水渾濁度和CODCr值呈降低趨勢,在60s時達到最低,分別為0.45NTU、33mg/L;在60~180s內,粒子彼此間碰撞加劇,消耗的能量越來越高,導致粒子的重力特性明顯并發(fā)生聚沉,水解產物減少,出水渾濁度和CODCr值呈升高趨勢。4反滲透雙電層電性(1)PFS溶解液經電壓100V、電流強度0.7A、頻率150Hz和300Hz、磁化時間60s處理時,其出水渾濁度和CODCr值比常規(guī)條件