用工业废渣研制聚合硫酸铝铁絮凝剂

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：

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　　［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.

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　　收稿日期：2001-07-22