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一种PFS—Att复合絮凝剂的制备和应用

在水处理领域,絮凝沉淀是一种常用的处理方法,它具有操作简单、成本低、处理效果好等优点.絮凝的作用机理一般认为是有压缩双电层与电荷中和作用、高分子絮凝剂的吸附架桥作用、絮体的卷扫沉淀作用等。絮凝的过程是胶体颗粒失去稳定性的过程,胶体物质和小的悬浮粒聚集成较大的颗粒,从而易于从液体中沉淀下来.投加絮凝剂可以加速这种作用过程,可以极大地提高这些集合体对溶解的各种杂质的吸收,更加有利于水质的净化.絮凝剂的种类总体上可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂以及微生物絮凝剂,而在实际应用中,常根据絮凝剂性质的不同将它们加以复合.本文以硫酸亚铁、凹凸棒土、浓硫酸等作为原料,制备了一种复合絮凝剂,将其应用于处理造纸废水、印染废水、制药废水时具有较好的处理效果,且稳定性好、成本较低.

实验部分

聚合硫酸铁的制备

聚合硫酸铁(PolymericFerricSulfate,简称PFS)是一种常用的无机铁盐聚合物絮凝剂,一般采用强氧化剂氧化的方法制备合成,例如过氧化氢氧化法、氯酸钾(钠)氧化法、次氯酸钠氧化法等,本文采用氯酸钾强氧化剂氧化法制各聚合硫酸铁.

称取一定量的硫酸亚铁、浓硫酸、氯酸钾,物质的量比为5:2:1,将硫酸亚铁溶于适量水中,缓慢加入硫酸,不断搅拌,待混合均匀后加入氯酸钾,快速搅拌1-2min,静置熟化备用.

凹凸棒土的活化处理

凹凸棒土(Attapulgite,简称Att)是一种具链层状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物,具有特殊的物理化学性质和工艺性能,在多个领域例如建材行业、轻工业、脱色及水处理等广泛应用.凹凸棒土的比表面积大、吸附力强,用于水处理时效果较好.

称取适量凹凸棒土,粉碎并研磨至200目.将98%的浓硫酸配制成体积比为1:4的稀硫酸,向配制好的稀硫酸中加入研磨后的凹凸棒土,质量比5:1,搅拌反应2h,水洗至中性,过滤得到活化后的凹凸棒土,烘干备用.

复合絮凝剂的制备

按质量分数比5:1,将聚合硫酸铁与活化后的凹凸棒土混合,控制温度为80-95℃,搅拌反应2h,得到复合絮凝剂溶液,烘干、粉碎即得聚合硫酸铁一凹凸棒土絮凝剂.

实验方法

取1L待处理废水于烧杯中,室温条件下加入絮凝剂,以200r/min的搅拌速度持续搅拌2min,静置20min,待絮体沉淀,取上清液测定生化需氧量(COD),主要考察的是絮凝剂的投加量对废水处理效果的影响,以验证复合絮凝剂相比于聚合硫酸铁的絮凝效果.

结果与讨论

复合絮凝剂用于处理造纸废水

取1L经生化处理后造纸废水,该废水COD。为260mg/L,色度80倍.调节废水pH6~8,控制复合絮凝剂及聚合硫酸铁的投加量分别为0.3、0.4、0.5、0.6、0.8g,考察不同絮凝剂投加量对造纸废水的处理效果。

在相同投加量时,复合絮凝剂对废水COD的去除效果优于聚合硫酸铁的去除率口.复合絮凝剂的最佳投加量为0.4g/L,此时造纸废水COD去除率80.6%,色度去除率87.5%.

复合絮凝剂用于处理印染废水

取1L预处理后印染废水(COD255mg/L)于大烧杯中,调废水pH值为6~8,分别加入0.3、0.4、0.5、0.6、0.8g絮凝剂。复合絮凝剂的最佳投加量为0.5g/L,此时废水COD去除率70%,可使废水COD达到GB4287—2012的排放标准.

复合絮凝剂用于处理制药废水

取1L某制药厂废水(COD218mg/L)于大烧杯中,调废水pH值为6~8,分别加入0.3、0.4、0.5、0.6、0.8g絮凝剂,搅拌同时加入0.4mL聚丙烯酰胺(质量浓度1mg/L)。复合絮凝剂的最佳投加量为0.5g/L,此时废水COD去除率65.7%,可使废水COD达到GB21904-2008的排放标准.

结语

以聚合硫酸铁和活化后的凹凸棒土制各出性能优良的复合絮凝剂,该复合絮凝剂对于废水的处理效果要优于聚合硫酸铁,最佳添加量为0.4~0.5g/L,处理后的废水COD符合环保排放标准.对凹凸棒土的处理就是对其进行表面改性的过程,除用稀硫酸进行活化处理外,还可以考虑采用高温焙烧、盐溶液活化等方法进行处理.在对凹凸棒土进行处理时,由于凹凸棒土粒径较细,滤纸过滤时易形成堆积,使过滤速度变慢,而抽滤就会造成物料的损失,此时可以几层滤纸叠加在一起,再用布氏漏斗抽滤.凹凸棒土虽然在污水处理方面表现出一定的优良性能,但对其提纯和精加工等依然存在着许多问题.凹凸棒土对污水进行处理后的再生、再利用也是一个不能忽视的问题,能否经济有效地处理絮凝沉淀后的沉淀物,将会是决定凹凸棒土能否大规模推广应用与循环发展的一个重要因素,同时,这也是发展絮凝沉淀处理废水技术必须要解决的课题.

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