实验三 絮凝法处理染料废水变清水
实验三
一、本实验的学科素养、知识及能力的培养
1．了解工业废水是可以通过处理变成清水；
2．了解絮凝法处理废水的原理和方法；
3．学习标准曲线的绘制及应用。
二、实验原理
1．絮凝法进行水处理原理
印染废水是较难治理的工业废水之一，采用絮凝法处理印染废水是一种高效低成本的处理方法，对其进行研究具有重要的经济效益及社会效益。
本实验采用PAC（聚合氯化铝，简称聚铝，又名：絮凝剂、助凝剂、混凝剂。该产品是一种无机高分子混凝剂，主要通过吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕等机理作用絮凝）和PAM（聚丙烯酰胺， 该产品的分子能与分散于溶液中的悬浮粒子架桥吸附，有着极强的絮凝作用）两种絮凝剂混合进行处理模拟染料废水，絮凝后形成大絮状体沉降，再进行固液分离达到处理的效果。
2．脱色率测量
采用可见分光光度计，测量处理前后水质的吸光度，采用如下公式计算：
（3-1）
式中 A0——染料废水处理前的吸光度；
A——染料废水处理后的吸光度。
3．绘制标准工作曲线
配制不同浓度的染料标准溶液，绘制染料吸光度A-c的标准工作曲线，测量处理后的未知染料废水的吸光度，通过标准曲线查得染料废水的浓度，达到国家排放标准方可排放。
三、实验试剂、耗材及仪器
试剂：絮凝剂PAC（2.5%）50mL、PAM（0.05%）50mL溶液，湖蓝染料模拟废水（约0.1g·L-1）500mL。
耗材：称量纸。
仪器：烧杯80mL的4个，量筒50mL 1个，胶头滴管4个，6个50mL的容量瓶，搅拌棒1个，20mL、10mL移液管各一支，电磁搅拌器（图3-1）及磁子一套，分析天平，白手套，可见分光光度计（图3-1）及比色皿一套。电脑一台，内装Origin软件。
图3-1 实验仪器
四、实验步骤
1．絮凝法处理模拟染料废水
① 分别量取事先配制浓度为0.1g·L-1左右的湖蓝染料模拟废水40mL，移入事先洗净的4个80mL烧杯中。
② 分别加入PAC及PAM两种絮凝剂，按照表3-1中条件滴加并进行电磁搅拌及絮凝实验。
表3-1 实验内容设计方案
2．模拟染料废水絮凝处理及脱色率研究
取上清液放入比色皿中，采用可见分光光度计测得其吸光度，同时测定处理前原液的吸光度，按照公式（3-1）计算其脱色率。
1．测量吸光度时，可见分光光度计的最佳波长事先由教师确定。
2．实验结果要进行四种工艺的对比研究，找出四种工艺中的较好的工艺条件，以进行后续的进一步优化工艺探究实验设计。在对比实验中，要求实验工艺具有可比性，实验前讨论出要控制哪些实验条件保持一致。
3．模拟染料废水絮凝后的工艺处理后的染料剩余量分析
（1）标准工作曲线绘制（由教师在准备实验时绘制）
① 采用容量瓶配制湖蓝5B染料标准溶液（0.1000g·L-1）50mL。
② 可见分光光度计的使用事先看仪器使用说明，首先寻峰最佳波长λ（最佳波长由实验指导教师事先给出），在最佳波长条件下测定吸光度。
③ 将准确配制的湖蓝染料标准溶液浓度0.1000g·L-1，分别稀释至倍率：0.8、0.6、0.4、0.2、0.1，测得其吸光度，采用Origin软件绘制标准吸光度A-c工作曲线，曲线应通过O点，且相关系数大于0.999。标准曲线示意图见图3-2。
图3-2 不同浓度染料的吸光度A-c关系曲线示意图
（2）模拟染料废水处理后染料剩余量
在前面实验中测出的四种工艺处理后废水上清液的吸光度A，从标准工作曲线上查出吸光度对应的溶液浓度，即为处理后废水中染料的剩余量。课后查阅相关资料，研究处理后的废水是否符合国家环保排放标准。
五、实验结果讨论
1．对比同一浓度染料废水加不同量的絮凝剂的处理效果及不同浓度染料废水加同一浓度的絮凝剂得到的效果进行讨论？
2．研究工艺条件的最优化，不同实验中哪些控制条件或变量必须一致？否则最优化工艺条件不合理。
3．如上实验设计是否能取得最佳处理工艺，如何进一步设计实验，以取得最佳工艺？
4．了解多变量实验条件设计的正交设计方法，如何设计寻找最佳工艺的实验设计方案？
5．可见分光光度计比色法应用案例举例？
6．做本实验你的心得体会？
附录：教师知识准备及实验准备
教学引导
① 两种絮凝剂的絮凝机理讨论。
② 对于给定同一浓度染料废水如何设计两种絮凝剂的用量和比例，如何设计实验优化用量和比例？
③ 优化工艺条件，实验中对比四种工艺实验，控制哪些条件必须达到一致？
④ 了解多变量实验条件设计的正交设计方法，如何设计寻找最佳工艺的实验设计方案？
⑤ 可见分光光度计比色法合适的分析对象？