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净水剂沉降试验流程
实验二净水剂的制备及其净水性能试验
一、学习目的
1、了解聚碱式氯化铝和聚合硫酸铁的制备方法。
2、试验聚碱式氯化铝和聚合硫酸铁的净水性能。
二、原理
随着社会的迅速发展，水资源匮乏和水环境污染已成为全球所面临的重大环境危机之一、如何更好地改善水质恶化和污染，是水处理技术领域面临的重要问题。絮凝剂是絮凝法水处理技术的核心，它使溶液中的溶质、胶体或悬浮物颗粒产生絮状沉淀的物质，在固液分离和水处理中，可提高微细固体物的沉降和过滤效果。 中原官话
常见的絮凝剂有有机高分子絮凝剂、无机高分子絮凝剂、生物高分子絮凝剂等。
有机高分子絮凝剂虽用量少，浮渣产量少，絮凝能力强，絮体易分离，除油及除悬浮物效果好，但这类高聚物的残余单体具有“三致”效应（致崎、致癌、致突变），因而使其应用范围受到限制。 微生物絮凝剂因不存在二次污染，使用方便，应用前景诱人，是未来发展的主要方向，但在过高或过低环境温度下性能很差甚至失活。
无机高分子絮凝剂不仅具有低分子絮凝剂的特征，而且具有多核络离子结构、电中和能力强、吸附作用明显、沉降快、用量少、抗腐蚀及在低温和广泛pH范围内具有高效的絮凝性、成本低、应用广泛等特点被广泛应用于饮用水、工业硬水软化、工业废水处理、环保等领域中水处理。
目前，常用的无机高分子絮凝剂包括：聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铁（PFC）、聚合磷酸铁（PFP）、聚合硫酸铝（PAS）、聚合氯化铝（PAC）、聚合磷酸铝（PAP）、聚合硅酸盐等。
其中最主要为聚铝和聚铁类。聚铝絮凝剂的使用会给环境带来二次污染，对人体健康有不
姚刚与李继红良影响。聚铁絮凝剂具有安全无害、絮凝速度快、形成的絮体脱水性好、杂质去除率高等优点，既可用于废水处理，又可用于饮用水净化，因此，铁系絮凝剂已成为新的研究热点。
聚碱式氯化铝的化学通式可表示为[Al2(OH)nCl6-n]m(n=1，5，m<10)，聚合硫酸铁的化学通式可表示为[Fe2(OH)n(SO4)3-n、2]m(n=1，5，m<10)。
净水剂的净水机理是：水中的浊物多是负胶体，水处理过程中，净水剂能够迅速水解成带正电荷的阳离子，如聚碱式氯化铝可水解成Al13(OH)545+正离子，中合水中悬浮的负胶体颗粒，促使颗粒相互凝集并沉降，从而达到净水的效果。
聚碱式氯化铝的反应式是：
AlCl3+Al(OH)3[Al2(OH)nCl6-n]m(n=1，5，m<10)
聚合硫酸铁的反应式是：
6FeSO4
7H2O+3H2SO4+KClO3=3Fe2(SO4)3+KCl+45H2O
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3Fe2(SO4)3+nH2O=Fe2(OH)n(SO4)3-n、2+n、2H2SO4
mFe2(OH)n(SO4)3-n、2=[Fe2(OH)n(SO4)3-n、2]m
向产物中引进OH—基团是合成这一类无机高分子净水材料的关键。OH—的桥联作用促始简单的无机盐形成了具有一定分子量的高分子化合物。
聚碱式氯化铝的合成是通过氯化铝和氢氧化铝的反应以引进OH—基团的，而氢氧化铝通过逐渐溶解在氯化铝溶液中的方式使得简单的无机盐逐渐聚合成具有一定分子量的无机高分子。
聚合硫酸铁是通过控制硫酸亚铁与硫酸之间的摩尔比，从而引进OH—基团的。从反应关系式可以看出当FeSO47H2O：H2SO41:0。5时，产物就不能以正盐的方式存在。
聚铁实际上是羟基硫酸铁的聚合物，它是把硫酸铁的部分SO42-－用OH－取代，从而含有多种高价和多核络离子，如［Fe2(OH)2］4+、［Fe2(OH)］5+、［Fe4(OH)6］6+等。在
使用过程中，这些络合物进一步水解，水解产物有很强的絮凝力和吸附能力，对工业用水、生活用水和污水处理可有效地净化，如对水中微生物、细菌、藻类等的去除率高达９２％以上，对放射性的物质去除率达８８％以上，对污水中所含Cr2+、Pb2+、Ba2+等毒性较大的重金属去除率亦可达９２％以上。同传统的净水剂相比较，聚铁具有投药量少，水的浊度越高，效能越显著；适应能力强，对各种水质条件都能获得良好的结果；絮凝时基本上不改变原水。
三、试剂与仪器
试剂： -Al2O3、6 mol L HCl、1 : 1氨水溶液、Fe屑、100g L-1 Na2CO3、3 mol L H2SO4、KClO3()、黏土、0浊度的水
仪器：浊度计
四、实验步骤
1、聚碱式氯化铝的制备
（1）取10克 -Al2O3于三口烧瓶中，加入25 mL 6 mol L HCl 溶液，装上冷凝装置，与磁力搅拌器上在90 – 95 o C 下反应1 h，冷却后过滤即得AlCl3溶液。
（2）取一半的AlCl3溶液，边搅拌边滴加入氨水溶液(1:1)。待不再有沉淀生成后，过滤。
（3）另一半AlCl3溶液，边滴加稀氢氧化钠（0。1mol。L-1）边搅拌至刚有沉淀生成。
（4）将上两份混合，于80oC下搅拌至混合物溶解透明，所得的溶液即为聚碱式氯化铝溶液。
（5）将透明液倒入蒸发皿中，搅拌下蒸去部分水分，直至变成粘稠度适中的糊状物，室温下冷却并放置即可获得固态聚碱式氯化铝。
2、聚合硫酸铁的制备
（1）将3克铁屑放入锥形瓶中，加入10 mL Na2CO3ag (100g L-1)，在电路上小火加热
10 min后，倾斜法除去碱液，用水把铁屑冲洗至pH=6-7，将水倒净。
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（2）加入23 mL 3 mol L 的H2SO4，将小坩埚轻放在锥形瓶口上，水浴加热20min，并不断摇动锥形瓶，使铁屑和H2SO4反应至不再有气泡冒出为止。
（3）趁热过滤，称量未反应的铁屑重量，将滤液转移至一蒸发皿中，保持滤液的pH=1左右。在滤液中放入一枚干净铁钉的，加热蒸发至有较厚晶膜时（留有一定母液），停止蒸发，水冷至室温并抽滤，量取母液体积，以反应掉的铁计算产率。
（4）向烧瓶中依次加入3、5 mL 3 mol L 的H2SO4，1 g FeSO4 7H2O，1、8 KClO3（0。8g KClO3溶于10 mL 水）溶液和20 mL 水，于40 – 45 o C 下搅拌10 min。
（5）将0。7gKClO3溶于10mL水。
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