濁度法測定懸浮液中固體顆粒濃度的研究

2011-01-13 08:29:36唐曉津李學鋒張占柱

石油煉制與化工 2011年10期

鄭博，唐曉津，李學鋒，張占柱

（中國石化石?

油化工科學研究院，北京100083）

1 前言

隨著全球對水資源需求量的不斷增加，人類對水質的要求也日益嚴格?！渡铒嬘盟l生標準》（GB 5749—2006）中規定，生活飲用水的濁度應低于1NTU［1］，同時在環保標準日益嚴格的背景下，污水排放標準也在逐漸提高，如《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中要求排放物中固體顆粒質量濃度小于10mg/L［2］。煉油廠污水中含有的污染物種類多、濃度高，是很難處理的工業廢水，其中的懸浮物濃度2～400mg/L［3－4］，而催化劑廠的污水中懸浮物濃度在1 000mg/L左右［5］。由于水體中不僅顆粒含量低、種類多，而且顆粒粒徑小，部分處于微米級甚至亞微米級。因此水體中顆粒濃度的檢測難度大，測量的誤差也相對較高。目前，用于測量懸浮液中固體顆粒質量濃度的方法有重量法、原子吸收法、電鏡法以及濁度法等［2］。濁度法因其具有方便、快捷以及準確等優點，一直受到重視。用濁度法來測量懸浮液中固體顆粒質量濃度已有很多報道，文獻［6］中認為水的濁度大小不僅與水中存在的懸浮顆粒的濃度有關，還與其顆粒的大小、形狀以及顆粒表面對光的散射特性有密切關系，文獻［7］中通過理論分析推導出濁度與懸浮液顆粒質量濃度和顆粒比表面積的關系，但沒有給出顆粒粒徑和密度對濁度的影響。文獻［8－12］都提出建立濁度與濃度關系的標準曲線來測量懸浮液顆粒質量濃度的方法，但此種方法僅適用于懸浮液中顆粒的性質（密度、粒徑分布）不變的情況。文獻［2］提出濁度同顆粒質量濃度（C）和顆粒粒徑（d32）的關系，但未給出公式中相關的參數計算方法。本課題針對懸浮液的濁度（T）、濃度（C）、顆粒密度（ρs）及顆粒粒徑（d32）之間的關系進行深入研究，以期得到定量的計算公式，為微細顆粒懸浮液的濃度測量提供普適性更強的方法。

2 實驗

2.1 主要實驗儀器

2100P便攜式濁度儀；Mastersizer激光粒度分析儀；萬分天平；馬福爐；砂磨機。

2.2 實驗原料

去離子水、玻璃珠、Dasy－00型分子篩、氧化鋁載體、鈷基顆粒Ⅰ和鈷基顆粒Ⅱ、ZSP－2型分子篩。

2.3 樣品的制備

2.3.1 玻璃珠樣品取一定量的玻璃珠進行研磨，經充分研磨后使用去離子水進行淋洗，將淋洗過的玻璃珠放在140～150℃的電干燥器內烘干，將烘干后的玻璃珠進行第2次研磨，研磨后的玻璃珠用不同目數的金屬篩進行篩選得到不同粒徑的玻璃珠樣品，記為樣品1～4。

2.3.2 Dasy－00型分子篩樣品將Dasy－00型分子篩放在馬福爐中，溫度設定在600℃充分干燥后冷卻至室溫，用100目的金屬篩進行篩選，篩下的部分作為實驗樣品。

2.3.3 氧化鋁載體將氧化鋁載體用去離子水配制成漿液，放入砂磨機中進行充分研磨后，收集高固含率的漿液作為實驗樣品。

2.3.4 鈷基顆粒將鈷基顆粒用去離子水配制成漿液，放入砂磨機進行充分研磨后，收集高固含率的漿液作為鈷基顆粒Ⅰ，未經過研磨處理的鈷基顆粒作為鈷基顆粒Ⅱ。

2.3.5 ZSP－2型分子篩樣品將ZSP－2型分子篩用去離子水配制成漿液，經充分研磨后，放入103～105℃的電干燥器內烘干，將烘干后的分子篩在800℃的馬福爐中進行灼燒，灼燒完畢后，冷卻至室溫，采用250目的金屬篩進行篩選，篩下的部分作為實驗樣品，ZSP－2型分子篩樣品的相關數據來源于文獻［2］。

9種實驗樣品的密度和直徑見表1。