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用工业废渣研制聚合硫酸铝铁絮凝剂

论文类型 技术与工程 发表日期 2002-02-01
来源 《中国给水排水》2002年第2期
作者 张警声,王淑英,唐正霞
关键词 絮凝剂 聚合硫酸铝铁 聚合氯化铝 混凝 除浊
摘要 利用粉煤灰和黄铁矿烧渣一步合成新型絮凝剂聚合硫酸铝铁(PAFS)。在对松花江水的除浊试验中,研究了PAFS的适宜投药量、沉降时间和最佳pH值,并与市售PAC絮凝剂进行了比较。结果表明,PAFS絮凝剂除浊效果优于PAC,是值得重视的一种 无机复合絮凝剂。

张警声,王淑英,唐正霞
(东北电力学院应用化学系,吉林吉林市132012)

  摘 要:利用粉煤灰和黄铁矿烧渣一步合成新型絮凝剂聚合硫酸铝铁(PAFS)。在对松花江水的除浊试验中,研究了PAFS的适宜投药量、沉降时间和最佳pH值,并与市售PAC絮凝剂进行了比较。结果表明,PAFS絮凝剂除浊效果优于PAC,是值得重视的一种 无机复合絮凝剂。
  关键词:絮凝剂;聚合硫酸铝铁;聚合氯化铝;混凝;除浊
  中图分类号:TU991.22
  文献标识码:C
  文章编号 :1000-4602(2002)02-0069-02

  常规无机高分子絮凝剂多为聚合铝或聚合铁,成本较高、效果不太理想,因此需要寻找成本低、高效、无毒的絮凝剂[1、2]。现利用热电厂排放的粉煤灰与化工厂的黄铁矿烧渣,在较高的温度下合成聚合硫酸铝铁(PAFS)絮凝剂,因采用的原料都是工厂废弃物,故具有很好的经济效益和环境效益。?

1 PAFS的制备

  以吉林某热电厂、某化工厂分别排放的粉煤灰和黄铁矿烧渣为原料。?
  将粉煤灰和黄铁矿烧渣各100g加入圆底三角烧瓶中,加100g水后再缓缓加入100mL浓硫酸搅拌,在80℃预反应4h后升温到103~105℃反应12h,再降温至85℃并保持2h,即可得暗红褐色液状的PAFS(300mL)[3]
  经测定,产品中Fe3+、Al3+、Fe2+含量分别为88.10g/L、39.20g/L、2.66g/L,密度为1.3~1.4g/cm3,盐基度为13.48%,其1%水溶液的pH值为2.6。?
  上述一次合成法的不足是产品中Fe2+含量较高,若在合成过程中加入氧化剂MnO2,因有如下反应发生[4]:MnO2+2Fe2++4H+→2Fe3++Mn2++2H2O,则可使产品中的Fe2+含量降为0.16g/L。?

2 除浊试验

2.1 仪器及试剂
  PH—3型酸度仪;DBJ—621型定时变速搅拌机;J2—N型浊度计。?
  市售聚合氯化铝(PAC)液体产品(有效浓度为8%~10%);PAFS(自制)。
2.2 试验方法
  取丰满至吉林段松花江水,该段水域是吉林数家热电厂的锅炉补给水的水源,水样浊度为68NTU,pH值为7.3。?
  于盛有原水的烧杯中加入一定量的絮凝剂后,在转速为100r/min下搅拌2min,随后将转速 降至40r/min继续搅拌10min并静置30min后,取距液面25mm处的上清液测定浊度(室温为22~24℃)。
2.3 结果与讨论
  在优化PAFS反应条件的同时,与PAC做了除浊对比试验。?
  ①絮凝剂用量?
  絮凝剂用量对除浊效果的影响见图1。

  图1表明:a.PAFS絮凝剂的除浊效果明显优于目前普遍使用的PAC絮凝剂,因PAC对胶体的混凝作用主要是通过吸附架桥而完成,而PAFS在对胶体的混凝过程中可同时发生静电中和、吸附架桥和网捕三种功能,故能产生良好的絮凝效果[5、6];b.PAFS的适宜投量为2~6mg/L,此时上清液的浊度<10NTU。?
  ②沉降时间?
  混凝剂投量均为2.0mg/L时,其除浊效果随沉降时间的变化关系如图2。

  图2表明,沉降时间越长上清液的浊度越低,混凝除浊效果越好,但超过20min时则对除浊效果影响不大;达到相同的除浊效果时,PAFS絮凝剂所需的沉降时间比PAC短。试验中用PAFS进行混凝时形成的矾花较大(絮体直径为2~4mm)。?
  ③pH值?
  絮凝剂的投加量均为2.0mg/L时,混凝除浊效果随pH值的变化关系见图3。?

  图3表明,水样的pH值对絮凝剂的除浊效果影响很大。PAFS、PAC的除浊适宜pH值分别为4~8和5~7,PAFS的适宜范围较宽;PAFS、PAC的除浊最佳pH值分别为7.0和6.0,此时它们的上 清液浊度分别为8NTU和18NTU,表明PAFS的除浊效果明显优于PAC。?

3 结论

  ①用粉煤灰和黄铁矿烧渣合成絮凝剂PAFS,各100g的原料可制得PAFS约300mL。?
  ②用研制的PAFS处理浊度为68NTU、pH值为7.3的水样,当投加量为2mg/L时,上清液浊度为10NTU;在最佳除浊pH值(7.0)下,上清液的浊度可达8NTU,除浊效果明显优于PAC。 ?
  ③利用工业废渣合成水处理试剂,价廉易得且保护环境,很有发展前景。

参考文献:

  [1]王东升,韦朝海.无机混凝剂的研究及发展趋势[J].中国给水排水,1997 ,13(5):20-21.
  [2]胡翔,周定.无机高分子混凝剂的发展与应用[J].环境保护科学,1998,2 4(5):20-21.
  [3]黄彩海,苏广路,杨丽娟.粉煤灰基混凝剂的制备及应用研究[J].环境化学,1995,16(2):47-49.
  [4]邵颖,刘维屏,王青清.活化粉煤灰对弱酸性艳绿GS吸附性能的研究[J]. 工业水处理,1997,17(1):21-23.
  [5]王萍,刘裴文,杜春文.复合混凝剂PAFS的研制与效果实验[J].水处理技术,1998,24(3):179-182.
  [6]田宝珍.Fe(Ⅲ)水解过程中无机阴离子的影响作用[J].环境化学,1990, 9(3):1-3.


  电  话:(0432)4806051?
  收稿日期:2001-07-22

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