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聚合硫酸铁报告

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  聚合硫酸铁报告_化学_自然科学_专业资料。应用化学实验报告 聚合硫酸铁的制备及性能测定 学 院 化学化工学院 指导老师 陈立妙 专业班级 应化 1002 姓 学 名 曹顺 号 1505100310 2013 年 04 月 13 日

  应用化学实验报告 聚合硫酸铁的制备及性能测定 学 院 化学化工学院 指导老师 陈立妙 专业班级 应化 1002 姓 学 名 曹顺 号 1505100310 2013 年 04 月 13 日 聚合硫酸铁的制备及性能测定 摘要 聚合硫酸铁形态性状是淡黄色无定型粉状固体,极易溶于水,10%(重量) 的水溶液为红棕色透明溶液,吸湿性。净水效果优良,水质好,不含铝、氯及重 金属离子等有害物质,亦无铁离子的水相转移,无毒,无害,安全可靠; 除浊、 脱色、脱油、脱水、除菌、除臭、除藻、去除水中 COD、BOD 及重金属离子等功 效显著;聚合硫酸铁广泛应用于饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、 污泥脱水等的净化处理。本实验中用聚合硫酸铁处理污水,来检验其去浊性和脱 色性。 一、实验原理 聚合硫酸铁是一种铁系无机高分子混凝剂, 与硫酸亚铁、 三氯化铁、 硫酸铝、 以及碱式氯化铝等相比,具有无毒、适用 pH 范围广、矾花大、沉降快等优点, 对 COD、色度以及重金属离子等都有较好的去除效果,因此,被广泛地应用于给 排水工业和废水处理等行业。 本实验以钛白粉厂的副产品硫酸亚铁为原料,真正的AG网址是哪个, 在常温常压下采用双氧水直接 氧化法合成聚合硫酸铁。 二价铁离子被双氧水氧化形成三价铁离子。在一定 pH 下,铁离子水解生产 聚合硫酸铁,当稀释时进一步发生水解,形成 Fe(OH)3 胶体,通过沉淀、吸附、 絮凝等作用,使水相中的悬浮物、染料、Zn 被转入固相。固相的物质可通过过 2+ 滤或上浮法除去。 2 FeSO 4 ? H 2 O 2 ? H 2 SO 4 ? Fe 2 ( SO 4 ) 3 ? 2 H 2 O Fe 2 ( SO 4 ) 3 ? nH 2 O ? Fe 2 ( OH ) n ( SO 4 ) 3 ? n / 2 ? n 2 H 2 SO 4 m ? Fe 2 ( OH ) n ( SO 4 ) 3 ? n / 2 ? ? ? Fe 2 ( OH ) n ( SO 4 ) 3 ? n / 2 ?m Fe ( H 2 O ) 3 Zn 2? 3? ? OH ? ? ? Fe ( OH ) 3 ? ? 3 H ? ? H 2O ? 2 OH ? Zn ( OH ) 2 再通过浮选法,将氢氧化铁胶体浮上,使水中锌除去。 二、实验目的 1.学习聚合硫酸铁的制备及净化水的知识。 2.学习和了解絮凝沉降法处理工业废水的有关知识。 3.巩固分光光度法和原子吸收法测定方法。 三、仪器和试剂 1.仪器 空压机、浮选器、酸度计、分光光度计、搅拌器、原子吸收分光光度计 2.试剂 硫酸亚铁,硫酸、双氧水、松节油、亚甲基蓝。 标准锌溶液:称取 0.4399g(保证试剂)ZnSO4·7H2O 溶于水中,并稀释到 1 升,此溶液为 1.00μ g/ml 的锌。 1.0%十二烷基硫酸钠。 1.0%油酸钠。 其他:1.0%NaOH,1.0%Fe2(SO4)3 溶液。 四、实验步骤及现象 1.聚合硫酸铁的制备:称取 11.00g 含结晶水硫酸亚铁于 250mL 烧杯中,加 水 25mL,搅拌得深蓝色溶液,向其中加入 0.64mL 浓硫酸。开启搅拌器,缓慢的 滴加入 2.7mLH2O2 溶液, 双氧水滴入处溶液立即变为红褐色并伴有气泡,随双氧 水的滴入,溶液逐渐由浅绿色变为红褐色。冷却,过滤,静置。即可得到红褐色 聚合硫酸铁成品溶液。 实验现象:溶液颜色由淡绿色变成黄色再变成红色,在滴加 H2O2 时有激性 气体放出。 2.产品的性能检测 (1)去浊率测定 取 1mL 制得的聚合硫酸铁稀释至 100mL。取 200mL 高浊度原水样 6 份,分别 向其中加入 0,3.0,5.0,6.0,10.0,15.0ml 稀释后的聚合硫酸铁。剧烈搅拌 3min,慢速搅拌 10min 后,静置,取上层清液,依次测定吸光度,记录实验数据。 (2)脱色率测定 取 200ml 0.02%亚甲基蓝水溶液,用聚合硫酸铁作为净化水的实验,本次仍 然取 6 分水样,分别加 0, 3.0, 5.0, 7.0, 10.0,15.0ml 稀释后的聚合硫酸铁。 方法同(1) ,找出最佳用量。 五、数据处理及实验讨论 数据处理 分光度计入射光 聚合硫酸铁吸光度 污水吸光度 λ =420nm A=0.792 A=0.033 亚甲基蓝溶液吸光度 A=0.451 1.去浊率测定 分光光度计测定原液时, λ =422nm 时有最大吸光度, 在 最大吸光度 A=0.033 理后的聚合硫酸铁溶液的吸光度均要在 λ =422nm 下测定。去浊率计算公式为: 去浊率 ? Am ? A Am 实验数据如表 1 表1 聚合硫酸铁用量/ml 0.0 去浊率的测定 3.0 5.0 6.0 10.0 15.0 吸光度 A 0.033 0.125 0.118 0.161 0.304 0.395 图 1 聚合硫酸铁用量—吸光度曲线 由上图知,随着聚合硫酸铁用量的增加,吸光度先迅速增大,然后缓慢下降 在 5ml 聚合硫酸铁时有最小值, 然后随着聚合硫酸铁用量增加又迅速增加。书上 给的聚合硫酸铁参考量是 5.00ml,应该以此作为中间量来设置密集实验组,而 我们选择的聚合硫酸铁含量组与组之间差距偏大, 如果再多做几组小剂量实验且 缩小间距,实验现象就更加明显了。另外,由于溶液静置的时间不一样,所以不 同的小组测出的吸光度值会受到一定的影响。 由图中可以看出聚合硫酸铁最佳用量在 5.0ml 左右。 2.脱色率测定 分光光度计测定原液时,在 λ =422nm 时有最大吸光度,最大吸光度 A=0.451 理 后的聚合硫酸铁溶液的吸光度均要在 λ =422nm 下测定。脱色率公式: 脱色率 ? Am ? A Am 实验数据如表 2 表 2 脱色率测定 聚合硫酸铁用量/ml 吸光度 A 0.0 3.0 5.0 0.561 7.0 0.531 10.0 0.695 15.0 0.814 0.451 0.575 图 2 聚合硫酸铁用量—吸光度 由上图可知, 吸光度先是在 0-3ml 聚合硫酸铁时增加, 3-7ml 段降低, 7ml 在 时吸光度有最小值, 然后随着聚合硫酸铁的用量增加而增大。此组实验也是由于 间距过大造成曲线分布不均匀,变化比较快,实验特征表现的不明显。 由图可以推测出聚合硫酸铁最佳用量应该在 7.0ml 左右。 六、结果与讨论 思考题: 1、制备聚合硫酸亚铁实验中加入硫酸的作用是什么? 答:在酸性环境下,22OH 具有更高的氧化性能,可以更快的氧化+2Fe 离子变 为+3Fe,同时加入的浓硫酸放热,加快了反应的进行。 2.为什么聚合硫酸铁能将悬浮物除去? 答:聚合硫酸铁稀溶液可以水解变为氢氧化铁胶体,胶体具有很大的比表面 积,且带有正电荷,可以吸附水中的悬浮物,成为沉淀聚沉,从而将其除去。 3.为什么通入空气会使氢氧化铁沉淀随空气上浮? 答:氢氧化铁沉淀是疏水性物质,当通入空气时,沉淀在气泡表面附着,从 而随气泡上升。 4.谈谈除锌基本原理是什么? 答:聚合硫酸铁水解产生的氢氧化铁胶体具有很大的比表面积,从而吸附了 水中的金属离子,随后,胶体发生聚沉,于是吸附的离子就随之一起生成沉淀, 在接下来的浮选过程中与沉淀一起被分离. 现象讨论: 实验中我们组测得污水和亚甲基蓝溶液的吸光度均较聚合硫酸铁小很多, 这 样导致被处理之后的污水和亚甲基蓝溶液的吸光度比原始的大。 所以没法计算两 组实验的去浊和脱色率。 不过还是可已通过吸光度的变化来定性的描述聚合硫酸 铁最佳用量。 导致这个结果的重要原因就是事先没有预习, 不知道吸光度测量的注意事项 即需要找出原液的最大吸光度是的波长,然后在该波长下对处理的液体测量。这 样可以消除因为添加剂的吸光度过大而导致的处理液吸光度过大。 七、心得体会 这次实验我们六个人合作,由于实验中需要多次用搅拌器搅拌,还要多次测 吸 由于我们分工明确,同时开了三台磁力搅拌器,所以这次实验做得还是比较 光 快 的 。 实 验 刚 开 始 一 聚 合 硫 酸 铁 5.00ml 为 最 低 量 , 各 组 加 入 量 为 5.00,10.00,15.00,20.00ml,后来发现这样做出的实验数据图形与正确的差距 过大,发现后重新设置分组,配制溶液,因此对污水的消耗量比较大,后来的 污 水中多取自下层,含污量比较大,会对实验数据有一定影响。通过这个实验 我 们基本掌握了聚合硫酸铁的制备及其在净化水方面的知识, 熟练了分光光度 计 的使用和用原子吸收分光光度计测定溶液吸光度的方法, 明确了实验中的注 意 事项。 八、参考文献 陈妙立、黄可龙,应用化学综合实验与科学训练,中南大学出版社