［摘要］ 通過膠體滴定法對固體和液體PAC 產(chǎn)品進行實驗，研究了PAC 濃度、pH、鹽基度等因素對電荷密度測定的影響規(guī)律；當實驗pH 為5.5 左右，混凝劑質量濃度為10~25 mg/L，采用返滴定法可測定PAC 的電荷密度。通過對湖水和染料水溶液的混凝脫色實驗，表明電荷密度高的PAC 產(chǎn)品濁度去除率、脫色率高。

［關鍵詞］ 混凝；聚合氯化鋁PAC；膠體滴定法；電荷密度測定

聚合氯化鋁（PAC）混凝劑已廣泛應用于給水、工業(yè)水和城市污水深度處理等水處理行業(yè)中。工程上認為混凝過程包括凝聚和絮凝兩個階段。無機混凝劑（有機陽離子高分子絮凝劑）在水中可離解形成帶正電荷的基團，使水中帶負電荷的膠體粒子（如黏土、懸浮物和細菌等無機或有機污染物）間的靜電斥力消除或降低，從而使膠體粒子化學脫穩(wěn)并形成微小絮團———凝聚；由于混凝劑具有較大相對分子質量、其分子鏈較長或分子形態(tài)較大，對凝聚的微小絮團可以產(chǎn)生吸附、架橋、網(wǎng)捕和卷掃等作用，使微小絮團進一步變大———絮凝，最終實現(xiàn)污染物以固態(tài)或類固態(tài)從水中分離而達到水凈化的目的。對于混凝劑而言，除有效含量之外，電荷密度和相對分子質量是表征其技術特性和應用效果的重要指標。一般來說：若主要去除荷負電的膠體粒子時（如給水處理），混凝劑所帶正電荷密度越高，脫穩(wěn)能力越強，混凝效果越好。在水處理工程實踐中，混凝劑的技術

指標是選擇混凝劑的重要依據(jù)。目前，有機高分子絮凝劑用相對分子質量或相對黏度表征其分子鏈長度；其所帶電荷量（陽離子基團或陰離子基團）指標使用電荷密度（mmol/g）表示，一般可采用膠體滴定法測定〔1-3〕。膠體滴定分析方法成本低，操作簡單，靈敏度高。有機高分子絮凝劑水解物較少，而無機混凝劑水解產(chǎn)物較多，影響因素復雜。迄今為止，對于無機混凝劑（如PAC、聚合硫酸鋁PAS、聚合氯化鐵PFC、聚合硫酸鐵PFS、聚合氯化鐵鋁PAFC 和聚合氯化硅鐵PSFC 等），國內(nèi)外尚未見到評價其所帶正電荷密度的方法〔4-5〕。有許多人以流動電流檢測儀〔6〕

和ξ 電位測定儀〔7〕研究混凝過程或表征混凝劑的作用，但影響測定因素多，實驗條件需嚴格控制，所需儀器的成本比膠體滴定法也高得多。筆者對PAC 的電荷密度采用膠體滴定法測定， 對測定方法及相關影響因素進行了探索實驗研究。

1 實驗部分

1.1 實驗原材料、試劑及儀器主要原料和試劑： 液體聚合氯化鋁PAC-1、PAC-2、PAC-3、PAC-4， 工業(yè)級， 鋁質量濃度（ 以Al2O3計）50 g/L； 鹽基度分別為87.7% 、70.0% 、50.0%、0，深圳中潤水工業(yè)技術發(fā)展有限公司；固體聚合氯化鋁PAC（s），工業(yè)級，鋁含量（以Al2O3

計）28.5%，鹽基度32.0%，河南鞏義某廠；十六烷基氯化吡啶HPC，分析純，質量分數(shù)≥98.5%，天津市光復精密化工研究所； 聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鉀PAMPSK，質量分數(shù)≥98%，上海恒力水處理材料有限公司。

此外，實驗用分析純鹽酸、氫氧化鈉配制的水溶液調節(jié)pH。直接藍199 和活性紅KE-7B 為天津市東鵬工貿(mào)有限公司提供；指示劑甲苯胺藍TBO 由上海如吉生物科技發(fā)展有限公司提供。主要儀器：pH3-3B 型精密pH 計， 上海精密科學儀器有限公司；765MC 型分光光度計， 上海精密

科學儀器有限公司；FA1004 型分析天平， 上海精密科學儀器有限公司；孔徑1 μm 的微孔濾膜，上海興亞凈化材料廠；WZS-180 型低濁度儀， 上海精密科學儀器有限公司。

1.2 實驗原理

膠體滴定根據(jù)有機聚陽離子和聚陰離子間的反應具有化學計量關系，以甲苯胺藍（TBO）為指示劑。在酸性條件下，以陰離子型PAMPSK 滴定陽離子型絮凝劑，指示劑TBO（藍色）分子結構為陽離子型，如圖1 所示。圖1 TBO 結構TBO 與陽離子型絮凝劑無作用，PAMPS 與陽離子型絮凝劑反應生成白色膠體粒子，當聚陰離子滴定劑微量過剩時與甲苯胺藍反應，溶液即由藍色變?yōu)樽霞t，滴定至終點。

1.3 實驗方法和計算

1.3.1 膠體滴定法測定電荷密度方法與計算

1.2 所述方法是通常膠體滴定的方法，稱為正滴定法。PAMPSK 的標定采用正滴法： 取0.2 mmol/LHPC 標準溶液15~25 mL 和20 mL 蒸餾水于250 mL錐形瓶中，滴加1 滴甲苯胺藍指示劑（質量分數(shù)約0.5%溶液），然后用陰離子滴定劑PAMPSK（濃度約0.1 mmol/L）滴定，直至溶液由湖藍色變?yōu)樽霞t色，反應達到終點。為減小誤差，平行樣2~4 個滴定，取平均值， 并同時做空白實驗，PAMPSK 溶液的濃度，如

式（1）所示：CPAMPSK=C1V1/（V-V0） （1）式中：CPAMPSK———PAMPSK 溶液的濃度，mmol/L；

C1———HPC 濃度，mmol/L；

V1———HPC 體積，mL；

V———PAMPSK 溶液的體積，mL；

V0———空白樣消耗 PAMPSK 溶液的體積，mL。

電荷密度測定方法（返滴法）：取5 mL PAC 水溶液于250 mL 錐形瓶中， 準確加去離子水50 mL，加1 滴甲苯胺藍指示劑， 加入過量標定后的

PAMPSK 溶液， 充分搖勻， 溶液由湖藍色變?yōu)樽霞t色，然后用HPC 標準溶液返滴，直至溶液由紫紅色變回湖藍色，反應達到終點。做平行樣，同時作空白實驗。電荷密度的計算如式（2）所示：EQPAC=10-3（CPAMPSKVPAMPSK-CHPCVHPC/m） （2）式中：EQPAC———PAC 電荷密度，mmol/g；

VPAMPSK———PAMPSK 標準溶液體積，mL；

CHPC———HPC 濃度，mmol/L；

VHPC———HPC 標準溶液體積，mL；

m———PAC 樣品質量，g。

1.3.2 應用性能實驗與計算

參照參考文獻〔8〕進行混凝、脫色應用性能評價實驗。湖水分別取自河北工業(yè)大學北辰校區(qū)內(nèi)兩個湖（湖水1 和湖水2）。用濁度計分別測定水樣混凝沉淀前、后的濁度；用直接藍199 和活性紅KE-7B配成水溶液，做混凝脫色實驗，用756MC 分光光度計掃描得到最大吸收波長（直接藍199：590 nm；活性紅KE-7B：530 nm），并在該波長下測定處理前后水樣的吸光值。

濁度去除率W（或脫色率）如式（3）所示：W=（1- AA0）×100% （3）

式中：A———混凝后水樣的濁度（或吸光值）；

A0———混凝前原水的濁度（或吸光值）。