關于介紹[聚合氯化鋁鐵]的相關認識分析

 經濟的發展，水資源的減少。同時農業和工業的用水量的發展,需求不斷地的增加,而可供直接利用的水資源逐漸減少。億升化工一直致力于環保的研究報告。今天由億升向大家介紹一下相關的廢水處理知識。水處理劑種類繁多,按其化學成分可分為無機與有機兩大類,機類的品種較少,主要是鋁鹽類、鐵鹽類、活化硅酸類、鐵鋁復合類等,但它們在水處理中的用量很大。近年來無機混凝劑發展了一些新品種,特別是復合類產品發展迅速,如硅鋁或硅鐵復合類等,聚合氯化鋁鐵是一種新型的無機高分子絮凝劑[2],簡稱PAFC。它兼具有聚合鋁(PAC)和氯化鐵(FeCl3)二者的優良性能,且應用時的pH范圍寬,具有優良的凈水性能,是鋁和鐵的水解中間多核絡合物,為聚鋁和聚鐵的替代產品。它既具有聚合堿式氯化鋁的優良絮凝性能和強大的電荷中和能力,又具聚合氯化鐵的吸附能力強,沉淀速度快的特性,是一種理想的水處理劑。對于聚合氯化鋁鐵的研究報道多見于合成方法和結構表征兩方面[3, 5],本文以三氧化二鐵和三氧化二鋁為原料合成實驗產品,并探討其在生活污水中的應用。
    2　實驗
    2. 1　聚合氯化鋁鐵的制備
    準確稱取3. 0g三氧化二鋁和0. 3g三氧化二鐵于50mL的小燒杯中,移取20mLV(HCl):V(H2O)=1: 1的鹽酸將其倒入小燒杯中,并將燒杯放在磁力攪拌器上進行反應。反應2min時用滴管在燒杯中加入5滴濃硫酸,加熱30min,可加入適量的蒸餾水以防止蒸干,靜置冷卻。將反應產物用2 mol·L-1的氫氧化鈉溶液調節pH到紅棕色液體,即為實驗產品。
    2. 2　水質指標的測定方法[6]
    透光率:分光光度法;
色度:稀釋倍數法;
化學需氧量(COD):重鉻酸鉀法。
    2. 3　絮凝實驗
    實驗所取的水樣來自本學院下水道的生活污水。取30mL污水于50mL的小燒杯中。然后加入4mL實驗產品,用玻璃棒攪拌并調節pH至6,靜置10min。沉降速度快,水呈透明,沉渣少。對凈化后的水,移取上部清夜,用分光光度法測定透光率。
·6·SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY
    2. 4　化學耗氧量(COD)的測定
    取污水100mL于燒杯中,加入適量的聚合氯化鋁鐵絮凝劑,攪拌幾分鐘,再準確加入10mL(視污染程度可增加)0. 1mol·L-1重鉻酸鉀標準溶液,立即加熱至沸,并小火煮沸10min,然后加入5mL 6mol·L-1HCl溶液, 5mL200 g·L-1KI溶液,趁熱加入Na2S2O4標準溶液,搖勻,后用重鉻酸鉀標準溶液滴定至溶液呈淡黃色,然后加入2mL 5g·L-1淀粉指示劑,繼續滴定至溶液呈亮綠色即為終點,平行測定3份,取平均值。
    2. 5　水質色度的測定對污水和凈化后的水分別與蒸餾水進行比較,取5mL污水放入比色皿中,然后加蒸餾水稀釋到無色。其污水與所加蒸餾水的比為1: 14(體積比),即污水的色度為14。凈化后的水按同樣的方法操作。
3　工藝優化
    3. 1　佳原料配比的選擇
    準確稱取3 g三氧化二鋁分別與0. 1, 0. 3, 0. 5,0. 7, 1. 0g的三氧化二鐵進行反應,合成聚合氯化鋁鐵。通過制得的聚合氯化鋁鐵對污水的處理效果,比較得出佳配比。隨著含鐵用量的增加沉降速率呈現一定的規律:在0. 5g以前的速率比較快且呈現下降的趨勢,在0. 5g時速率慢,后面又出現上升趨勢。測定凈化前后的污水的COD,比較得出佳比為10: 1(質量比)。已知測得生活污水的COD為27g/L,測得CODCr的去除率、透光率、數據如表1:
    表1　不同原料比下所得產物的CODCr的去除率、透光率
三氧化二鐵的質量/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　反應時間對聚合氯化鋁鐵的影響
    取上述比例(10: 1)的三氧化二鋁與三氧化二
鐵反應。反應時間分別為5, 10, 15, 20, 25, 30,0min。反應后過濾,然后將其反應產物與生活污水作用。實驗表明:時間為5min時基本無聚合氯化鋁鐵生成,在污水中不能產生沉淀,達不到凈水的效果。反應時間為10min時,能夠凈水,但是效果不佳。反應時間15, 20, 25min時凈水效果逐漸提高,反應時間在30min后基本穩定。對不同反應時間的實驗產品使用后,將所得到的試樣比較色度。結果
    從實驗室結果看出,原料反應5min時基本沒效果,是因為生成聚合氯化鋁鐵的量太少。反應時間延長,其產品處理水的效果明顯增強,到30min后基本穩定。
    3. 3　污水的pH對聚合氯化鋁鐵絮凝效果的影響污水的pH對絮凝效果有很大的影響。每一種絮凝劑都有一個佳使用pH值的范圍[7]。取上述實驗產品進行實驗。在7個容量為50mL的小燒杯中分別注入30mL試樣,然后用吸量管分別移取4mL聚合氯化鋁鐵于樣品污水中,邊攪拌邊調節pH,用已準備好的2mol·L-1氫氧化鈉調節其pH,分別為4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,然后將其污水靜置,觀察,
有關數據見表3。
    表3　試樣的pH值對絮凝效果的影響
    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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    從實驗得出, pH從4到5間,處理效果顯著增加, 5~9之間出現相平階段,這也是聚合氯化鋁鐵的適宜pH范圍, pH大于9之后數據和曲線趨勢迅速下降。由此可見,試樣的pH值對實驗產品的性能有很大的影響。
3. 4　聚合氯化鋁鐵的用量對聚凝效果的影響移取2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 15mL的實驗產品,分別置于9個燒杯中。再分別移取50mL試樣,調節pH為6~7。攪拌3min,然后靜置30min觀察。取上清液,測其透光率和COD去除率,數據見表4。
表4　聚凝劑的用量與透光率和COD去除率關系
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
    實驗顯示:實驗產品用量在2mL和3mL時,能產生一定的凈水效果,但沉淀不完全,水質較渾濁。從圖可知,用量為4mL的效果佳。用量為7mL效果略差,超過7mL后沉降速率慢、水質較渾濁。
    4　結論
    以三氧化二鐵和三氧化二鋁為原料,在濃硫酸的作用下合成聚合氯化鋁鐵。通過實驗研究得出三氧化二鐵和三氧化二鋁的佳配比為1: 10(質量比),反應時間為30min。CODcr的去除率可達85.4%,透光率達到82. 6%。實驗表明:聚合氯化鋁鐵(PAFC)是一種無機陽離子復合絮凝劑,具有水處理性能好,適用pH范圍廣等特點,而且我國鋁、鐵資源礦藏豐富,原料易得,所以,具有極其重要的開發應用價值。