［摘要］ 通过胶体滴定法对固体和液体PAC 产品进行实验，研究了PAC 浓度、pH、盐基度等因素对电荷密度测定的影响规律；当实验pH 为5.5 左右，混凝剂质量浓度为10~25 mg/L，采用返滴定法可测定PAC 的电荷密度。通过对湖水和染料水溶液的混凝脱色实验，表明电荷密度高的PAC 产品浊度去除率、脱色率高。

［关键词］ 混凝；聚合氯化铝PAC；胶体滴定法；电荷密度测定

聚合氯化铝（PAC）混凝剂已广泛应用于给水、工业水和城市污水深度处理等水处理行业中。工程上认为混凝过程包括凝聚和絮凝两个阶段。无机混凝剂（有机阳离子高分子絮凝剂）在水中可离解形成带正电荷的基团，使水中带负电荷的胶体粒子（如黏土、悬浮物和细菌等无机或有机污染物）间的静电斥力消除或降低，从而使胶体粒子化学脱稳并形成微小絮团———凝聚；由于混凝剂具有较大相对分子质量、其分子链较长或分子形态较大，对凝聚的微小絮团可以产生吸附、架桥、网捕和卷扫等作用，使微小絮团进一步变大———絮凝，最终实现污染物以固态或类固态从水中分离而达到水净化的目的。对于混凝剂而言，除有效含量之外，电荷密度和相对分子质量是表征其技术特性和应用效果的重要指标。一般来说：若主要去除荷负电的胶体粒子时（如给水处理），混凝剂所带正电荷密度越高，脱稳能力越强，混凝效果越好。在水处理工程实践中，混凝剂的技术

指标是选择混凝剂的重要依据。目前，有机高分子絮凝剂用相对分子质量或相对黏度表征其分子链长度；其所带电荷量（阳离子基团或阴离子基团）指标使用电荷密度（mmol/g）表示，一般可采用胶体滴定法测定〔1-3〕。胶体滴定分析方法成本低，操作简单，灵敏度高。有机高分子絮凝剂水解物较少，而无机混凝剂水解产物较多，影响因素复杂。迄今为止，对于无机混凝剂（如PAC、聚合硫酸铝PAS、聚合氯化铁PFC、聚合硫酸铁PFS、聚合氯化铁铝PAFC 和聚合氯化硅铁PSFC 等），国内外尚未见到评价其所带正电荷密度的方法〔4-5〕。有许多人以流动电流检测仪〔6〕

和ξ 电位测定仪〔7〕研究混凝过程或表征混凝剂的作用，但影响测定因素多，实验条件需严格控制，所需仪器的成本比胶体滴定法也高得多。笔者对PAC 的电荷密度采用胶体滴定法测定， 对测定方法及相关影响因素进行了探索实验研究。

1 实验部分

1.1 实验原材料、试剂及仪器主要原料和试剂： 液体聚合氯化铝PAC-1、PAC-2、PAC-3、PAC-4， 工业级， 铝质量浓度（ 以Al2O3计）50 g/L； 盐基度分别为87.7% 、70.0% 、50.0%、0，深圳中润水工业技术发展有限公司；固体聚合氯化铝PAC（s），工业级，铝含量（以Al2O3

计）28.5%，盐基度32.0%，河南巩义某厂；十六烷基氯化吡啶HPC，分析纯，质量分数≥98.5%，天津市光复精密化工研究所； 聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钾PAMPSK，质量分数≥98%，上海恒力水处理材料有限公司。

此外，实验用分析纯盐酸、氢氧化钠配制的水溶液调节pH。直接蓝199 和活性红KE-7B 为天津市东鹏工贸有限公司提供；指示剂甲苯胺蓝TBO 由上海如吉生物科技发展有限公司提供。主要仪器：pH3-3B 型精密pH 计， 上海精密科学仪器有限公司；765MC 型分光光度计， 上海精密

科学仪器有限公司；FA1004 型分析天平， 上海精密科学仪器有限公司；孔径1 μm 的微孔滤膜，上海兴亚净化材料厂；WZS-180 型低浊度仪， 上海精密科学仪器有限公司。

1.2 实验原理

胶体滴定根据有机聚阳离子和聚阴离子间的反应具有化学计量关系，以甲苯胺蓝（TBO）为指示剂。在酸性条件下，以阴离子型PAMPSK 滴定阳离子型絮凝剂，指示剂TBO（蓝色）分子结构为阳离子型，如图1 所示。图1 TBO 结构TBO 与阳离子型絮凝剂无作用，PAMPS 与阳离子型絮凝剂反应生成白色胶体粒子，当聚阴离子滴定剂微量过剩时与甲苯胺蓝反应，溶液即由蓝色变为紫红，滴定至终点。

1.3 实验方法和计算

1.3.1 胶体滴定法测定电荷密度方法与计算

1.2 所述方法是通常胶体滴定的方法，称为正滴定法。PAMPSK 的标定采用正滴法： 取0.2 mmol/LHPC 标准溶液15~25 mL 和20 mL 蒸馏水于250 mL锥形瓶中，滴加1 滴甲苯胺蓝指示剂（质量分数约0.5%溶液），然后用阴离子滴定剂PAMPSK（浓度约0.1 mmol/L）滴定，直至溶液由湖蓝色变为紫红色，反应达到终点。为减小误差，平行样2~4 个滴定，取平均值， 并同时做空白实验，PAMPSK 溶液的浓度，如

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

C1———HPC 浓度，mmol/L；

V1———HPC 体积，mL；

V———PAMPSK 溶液的体积，mL；

V0———空白样消耗 PAMPSK 溶液的体积，mL。

电荷密度测定方法（返滴法）：取5 mL PAC 水溶液于250 mL 锥形瓶中， 准确加去离子水50 mL，加1 滴甲苯胺蓝指示剂， 加入过量标定后的

PAMPSK 溶液， 充分摇匀， 溶液由湖蓝色变为紫红色，然后用HPC 标准溶液返滴，直至溶液由紫红色变回湖蓝色，反应达到终点。做平行样，同时作空白实验。电荷密度的计算如式（2）所示：EQPAC=10-3（CPAMPSKVPAMPSK-CHPCVHPC/m） （2）式中：EQPAC———PAC 电荷密度，mmol/g；

VPAMPSK———PAMPSK 标准溶液体积，mL；

CHPC———HPC 浓度，mmol/L；

VHPC———HPC 标准溶液体积，mL；

m———PAC 样品质量，g。

1.3.2 应用性能实验与计算

参照参考文献〔8〕进行混凝、脱色应用性能评价实验。湖水分别取自河北工业大学北辰校区内两个湖（湖水1 和湖水2）。用浊度计分别测定水样混凝沉淀前、后的浊度；用直接蓝199 和活性红KE-7B配成水溶液，做混凝脱色实验，用756MC 分光光度计扫描得到最大吸收波长（直接蓝199：590 nm；活性红KE-7B：530 nm），并在该波长下测定处理前后水样的吸光值。

浊度去除率W（或脱色率）如式（3）所示：W=（1- AA0）×100% （3）

式中：A———混凝后水样的浊度（或吸光值）；

A0———混凝前原水的浊度（或吸光值）。