关于介绍[聚合氯化铝铁]的相关认识分析

 经济的发展，水资源的减少。同时农业和工业的用水量的发展,需求不断地的增加,而可供直接利用的水资源逐渐减少。亿升化工一直致力于环保的研究报告。今天由亿升向大家介绍一下相关的废水处理知识。水处理剂种类繁多,按其化学成分可分为无机与有机两大类,机类的品种较少,主要是铝盐类、铁盐类、活化硅酸类、铁铝复合类等,但它们在水处理中的用量很大。近年来无机混凝剂发展了一些新品种,特别是复合类产品发展迅速,如硅铝或硅铁复合类等,聚合氯化铝铁是一种新型的无机高分子絮凝剂[2],简称PAFC。它兼具有聚合铝(PAC)和氯化铁(FeCl3)二者的优良性能,且应用时的pH范围宽,具有优良的净水性能,是铝和铁的水解中间多核络合物,为聚铝和聚铁的替代产品。它既具有聚合碱式氯化铝的优良絮凝性能和强大的电荷中和能力,又具聚合氯化铁的吸附能力强,沉淀速度快的特性,是一种理想的水处理剂。对于聚合氯化铝铁的研究报道多见于合成方法和结构表征两方面[3, 5],本文以三氧化二铁和三氧化二铝为原料合成实验产品,并探讨其在生活污水中的应用。
    2　实验
    2. 1　聚合氯化铝铁的制备
    准确称取3. 0g三氧化二铝和0. 3g三氧化二铁于50mL的小烧杯中,移取20mLV(HCl):V(H2O)=1: 1的盐酸将其倒入小烧杯中,并将烧杯放在磁力搅拌器上进行反应。反应2min时用滴管在烧杯中加入5滴浓硫酸,加热30min,可加入适量的蒸馏水以防止蒸干,静置冷却。将反应产物用2 mol·L-1的氢氧化钠溶液调节pH到红棕色液体,即为实验产品。
    2. 2　水质指标的测定方法[6]
    透光率:分光光度法;
色度:稀释倍数法;
化学需氧量(COD):重铬酸钾法。
    2. 3　絮凝实验
    实验所取的水样来自本学院下水道的生活污水。取30mL污水于50mL的小烧杯中。然后加入4mL实验产品,用玻璃棒搅拌并调节pH至6,静置10min。沉降速度快,水呈透明,沉渣少。对净化后的水,移取上部清夜,用分光光度法测定透光率。
·6·SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY
    2. 4　化学耗氧量(COD)的测定
    取污水100mL于烧杯中,加入适量的聚合氯化铝铁絮凝剂,搅拌几分钟,再准确加入10mL(视污染程度可增加)0. 1mol·L-1重铬酸钾标准溶液,立即加热至沸,并小火煮沸10min,然后加入5mL 6mol·L-1HCl溶液, 5mL200 g·L-1KI溶液,趁热加入Na2S2O4标准溶液,摇匀,后用重铬酸钾标准溶液滴定至溶液呈淡黄色,然后加入2mL 5g·L-1淀粉指示剂,继续滴定至溶液呈亮绿色即为终点,平行测定3份,取平均值。
    2. 5　水质色度的测定对污水和净化后的水分别与蒸馏水进行比较,取5mL污水放入比色皿中,然后加蒸馏水稀释到无色。其污水与所加蒸馏水的比为1: 14(体积比),即污水的色度为14。净化后的水按同样的方法操作。
3　工艺优化
    3. 1　佳原料配比的选择
    准确称取3 g三氧化二铝分别与0. 1, 0. 3, 0. 5,0. 7, 1. 0g的三氧化二铁进行反应,合成聚合氯化铝铁。通过制得的聚合氯化铝铁对污水的处理效果,比较得出佳配比。随着含铁用量的增加沉降速率呈现一定的规律:在0. 5g以前的速率比较快且呈现下降的趋势,在0. 5g时速率慢,后面又出现上升趋势。测定净化前后的污水的COD,比较得出佳比为10: 1(质量比)。已知测得生活污水的COD为27g/L,测得CODCr的去除率、透光率、数据如表1:
    表1　不同原料比下所得产物的CODCr的去除率、透光率
三氧化二铁的质量/g 0. 1 0. 3 0. 5 0. 7 1. 0
CODCr去除率/% 42. 3 85. 4 80. 4 74. 6 71. 3
透光率/% 65. 3 82. 6 81. 4 79. 5 75. 6
    3. 2　反应时间对聚合氯化铝铁的影响
    取上述比例(10: 1)的三氧化二铝与三氧化二
铁反应。反应时间分别为5, 10, 15, 20, 25, 30,0min。反应后过滤,然后将其反应产物与生活污水作用。实验表明:时间为5min时基本无聚合氯化铝铁生成,在污水中不能产生沉淀,达不到净水的效果。反应时间为10min时,能够净水,但是效果不佳。反应时间15, 20, 25min时净水效果逐渐提高,反应时间在30min后基本稳定。对不同反应时间的实验产品使用后,将所得到的试样比较色度。结果
    从实验室结果看出,原料反应5min时基本没效果,是因为生成聚合氯化铝铁的量太少。反应时间延长,其产品处理水的效果明显增强,到30min后基本稳定。
    3. 3　污水的pH对聚合氯化铝铁絮凝效果的影响污水的pH对絮凝效果有很大的影响。每一种絮凝剂都有一个佳使用pH值的范围[7]。取上述实验产品进行实验。在7个容量为50mL的小烧杯中分别注入30mL试样,然后用吸量管分别移取4mL聚合氯化铝铁于样品污水中,边搅拌边调节pH,用已准备好的2mol·L-1氢氧化钠调节其pH,分别为4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,然后将其污水静置,观察,
有关数据见表3。
    表3　试样的pH值对絮凝效果的影响
    水的pH值4 5 6 7 8 9 10
    透光率/% 23. 7 56. 4 87. 5 88. 3 85. 2 71. 6 34. 5
COD去除率/% 43. 6 50. 1 84. 7 85. 3 79. 5 69. 7 53. 4
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    从实验得出, pH从4到5间,处理效果显著增加, 5~9之间出现相平阶段,这也是聚合氯化铝铁的适宜pH范围, pH大于9之后数据和曲线趋势迅速下降。由此可见,试样的pH值对实验产品的性能有很大的影响。
3. 4　聚合氯化铝铁的用量对聚凝效果的影响移取2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 15mL的实验产品,分别置于9个烧杯中。再分别移取50mL试样,调节pH为6~7。搅拌3min,然后静置30min观察。取上清液,测其透光率和COD去除率,数据见表4。
表4　聚凝剂的用量与透光率和COD去除率关系
PAFC的用量/mL 2 3 4 5 6 7 9 10 15
透光率/% 75. 3 77. 6 80. 5 80. 3 76. 8 72. 1 68. 5 64. 6 75. 3
COD去除率/% 59. 4 61. 5 78. 8 79. 3 79. 8 77. 6 66. 5 59. 7 59. 4
    实验显示:实验产品用量在2mL和3mL时,能产生一定的净水效果,但沉淀不完全,水质较浑浊。从图可知,用量为4mL的效果佳。用量为7mL效果略差,超过7mL后沉降速率慢、水质较浑浊。
    4　结论
    以三氧化二铁和三氧化二铝为原料,在浓硫酸的作用下合成聚合氯化铝铁。通过实验研究得出三氧化二铁和三氧化二铝的佳配比为1: 10(质量比),反应时间为30min。CODcr的去除率可达85.4%,透光率达到82. 6%。实验表明:聚合氯化铝铁(PAFC)是一种无机阳离子复合絮凝剂,具有水处理性能好,适用pH范围广等特点,而且我国铝、铁资源矿藏丰富,原料易得,所以,具有极其重要的开发应用价值。