關(guān)于介紹[聚合氯化鋁鐵]的相關(guān)認(rèn)識分析

 經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源的減少。同時農(nóng)業(yè)和工業(yè)的用水量的發(fā)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(huán)保的研究報告。今天由億升向大家介紹一下相關(guān)的廢水處理知識。水處理劑種類繁多,按其化學(xué)成分可分為無機(jī)與有機(jī)兩大類,機(jī)類的品種較少,主要是鋁鹽類、鐵鹽類、活化硅酸類、鐵鋁復(fù)合類等,但它們在水處理中的用量很大。近年來無機(jī)混凝劑發(fā)展了一些新品種,特別是復(fù)合類產(chǎn)品發(fā)展迅速,如硅鋁或硅鐵復(fù)合類等,聚合氯化鋁鐵是一種新型的無機(jī)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(yōu)良性能,且應(yīng)用時的pH范圍寬,具有優(yōu)良的凈水性能,是鋁和鐵的水解中間多核絡(luò)合物,為聚鋁和聚鐵的替代產(chǎn)品。它既具有聚合堿式氯化鋁的優(yōu)良絮凝性能和強(qiáng)大的電荷中和能力,又具聚合氯化鐵的吸附能力強(qiáng),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(jié)構(gòu)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(shí)驗(yàn)產(chǎn)品,并探討其在生活污水中的應(yīng)用。
    2　實(shí)驗(yàn)
    2. 1　聚合氯化鋁鐵的制備
    準(zhǔn)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(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)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(yīng)產(chǎn)物用2 mol·L-1的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH到紅棕色液體,即為實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品。
    2. 2　水質(zhì)指標(biāo)的測定方法[6]
    透光率:分光光度法;
色度:稀釋倍數(shù)法;
化學(xué)需氧量(COD):重鉻酸鉀法。
    2. 3　絮凝實(shí)驗(yàn)
    實(shí)驗(yàn)所取的水樣來自本學(xué)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(shí)驗(yàn)產(chǎn)品,用玻璃棒攪拌并調(diào)節(jié)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(xué)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(zhǔn)確加入10mL(視污染程度可增加)0. 1mol·L-1重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液,搖勻,后用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)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(xù)滴定至溶液呈亮綠色即為終點(diǎn),平行測定3份,取平均值。
    2. 5　水質(zhì)色度的測定對污水和凈化后的水分別與蒸餾水進(jìn)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(yōu)化
    3. 1　佳原料配比的選擇
    準(zhǔn)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(jìn)行反應(yīng),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(xiàn)一定的規(guī)律:在0. 5g以前的速率比較快且呈現(xiàn)下降的趨勢,在0. 5g時速率慢,后面又出現(xiàn)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(zhì)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(shù)據(jù)如表1:
    表1　不同原料比下所得產(chǎn)物的CODCr的去除率、透光率
三氧化二鐵的質(zhì)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(yīng)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(yīng)。反應(yīng)時間分別為5, 10, 15, 20, 25, 30,0min。反應(yīng)后過濾,然后將其反應(yīng)產(chǎn)物與生活污水作用。實(shí)驗(yàn)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(chǎn)生沉淀,達(dá)不到凈水的效果。反應(yīng)時間為10min時,能夠凈水,但是效果不佳。反應(yīng)時間15, 20, 25min時凈水效果逐漸提高,反應(yīng)時間在30min后基本穩(wěn)定。對不同反應(yīng)時間的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品使用后,將所得到的試樣比較色度。結(jié)果
    從實(shí)驗(yàn)室結(jié)果看出,原料反應(yīng)5min時基本沒效果,是因?yàn)樯�成聚合氯化鋁鐵的量太少。反應(yīng)時間延長,其產(chǎn)品處理水的效果明顯增強(qiáng),到30min后基本穩(wěn)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(shí)驗(yàn)產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。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(diào)節(jié)pH,用已準(zhǔn)備好的2mol·L-1氫氧化鈉調(diào)節(jié)其pH,分別為4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,然后將其污水靜置,觀察,
有關(guān)數(shù)據(jù)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(shí)驗(yàn)得出, pH從4到5間,處理效果顯著增加, 5~9之間出現(xiàn)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(shù)據(jù)和曲線趨勢迅速下降。由此可見,試樣的pH值對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)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(shí)驗(yàn)產(chǎn)品,分別置于9個燒杯中。再分別移取50mL試樣,調(diào)節(jié)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(shù)據(jù)見表4。
表4　聚凝劑的用量與透光率和COD去除率關(guān)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(shí)驗(yàn)顯示:實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品用量在2mL和3mL時,能產(chǎn)生一定的凈水效果,但沉淀不完全,水質(zhì)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(zhì)較渾濁。
    4　結(jié)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(shí)驗(yàn)研究得出三氧化二鐵和三氧化二鋁的佳配比為1: 10(質(zhì)量比),反應(yīng)時間為30min。CODcr的去除率可達(dá)85.4%,透光率達(dá)到82. 6%。實(shí)驗(yàn)表明:聚合氯化鋁鐵(PAFC)是一種無機(jī)陽離子復(fù)合絮凝劑,具有水處理性能好,適用pH范圍廣等特點(diǎn),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(fā)應(yīng)用價值。