隨著人們對環境保護意識的提高, 要求混凝劑已經不是簡單除去廢水中的膠質物質, 而且還要求包括去除水體中微量, 甚至至痕量污染物。國家飲用水標準要求檢測的指標已經達到95種, 而美國給水排水協會的飲用水標準要求檢測的指標達到350項。但相對已經確認結構的化合物已經很過1000萬種, 商業化生產的產品也有幾萬種, 而且這些物質絕大多數都是人工合成的化合物。在合成過程中, 尤其是有機合成過程中, 即使從原料到產品的轉化率高達99%, 1%的副產物中可 以鑒定結構的物質也寥寥無幾。例如煤焦油的分離過程, 很多副產物以固體、液體、氣體的形式進入環境。而進入水體的物質多數以真溶液的形式存在, 所以采用常規的混凝方法往往無法除去這些物質。目前全國生產的凈水藥劑品種較多, 但仍以聚合氯化鋁PAC、聚合硫酸鐵PFS、聚合氯化鋁鐵PAFC和聚丙烯酰胺PAM等, 盡管這些凈水劑具有良好的絮凝效果, 但是對含有小分子有色物質、金屬離子等真溶液往往無能為力。本文通過吸附性物質和混凝劑的協同作用, 制備出新型吸附型混凝劑, 能夠較好除去膠體和以分子分散狀態的物質。

本文以海泡石、硅藻土和聚合氯化鋁鐵為原料, 采用了工業副產物鹽酸對硅藻土、海泡石等活化改性, 并與聚合氯化鋁鐵復配研制出吸附 型復合聚氯化鋁鐵, 進行了些相關的應用研究, 取得了較好的效果。

實驗部分

原料和儀器

原料海泡石(江西省鄱陽縣) , 硅藻土 (江西省廣昌縣) , 副產物鹽酸(江西電化中達化工有限公司工業副產物鹽酸) , 聚合氯化鋁鐵(江 西省鄱陽縣三清環保節能有限公司產)。

儀器 SHA-C 型水浴恒溫振蕩器, JW型粉碎機, 六聯攪拌機, 分樣篩一套, 馬福爐, 搪瓷反應釜, 儲料罐, 澄清池, 滾筒干燥機等。

反應原理及工藝流程在聚合氯化鋁鐵中, 加入海泡石和硅藻土, 在80℃下, 用1. 2mol/L 的副產物鹽酸進 行酸化處理6h, 靜置24h后, 在250℃的溫度下經滾筒干燥處理得到吸附型復合聚氯化鋁鐵。主要反應為:
Al2O3 + 6HCl+ 9H2O→ 2[ Al(H2O)6]Cl3
Fe2O3 + 6HCl+ 9H2O→2[ Fe(H2O)6]Cl3
主要工藝流程為:

結果與討論

海泡石和硅藻土的吸附改性影響

副產物鹽酸處理溫度對海泡石和硅藻土 吸附性能影響用1. 2 mol/L的工業副產物鹽 酸, 分別在40℃ 、50℃、60℃、70℃ 、80℃和90℃下對海泡石和硅藻土混合物進行處理6h。就 不同溫度下混合物對廢水的脫色率進行了考察 , 結果如圖1(實驗廢水取自印染廠調節池出水, 其COD為800~ 850mg/L, 色度為250~ 300, pH 約為6. 5~ 7)。 從圖1可以看出: 處理溫度在80度以前, 隨著處理溫度的提高, 海泡石和硅藻土混合物的吸附性能明顯提高; 80℃以后其吸附性能提高就不 明顯了, 本文將80℃確定為其處理溫度。

圖1不同溫度下混合物對廢水的脫色率

副產物鹽酸處理時間對海泡石和硅藻土混合物的吸附性能影響在溫度80℃條件下, 用 1. 2mol/L的工業副產物鹽酸處理海泡石和硅藻 土混合物, 就處理時間為: 2h、4 h、6 h、8 h、10 h、 12 h、14 h 時, 考察了混合物對廢水脫色率的效 果, 結果如圖2（實驗廢水取自印染廠調節池出 水, 其COD為800~ 850 mg /L, 色度為250~ 300, pH 約為6. 5~ 7)。

圖2處理時間與脫色率的關系

從圖2可以看出: 處理時間在6 h以內, 隨著時間的延長吸附性能提高明顯, 6h以后, 隨著時間的延長吸附性能也在提高, 但提高較慢, 到8h后脫色率變化很小。根據試驗初步確定酸處理時間為6~ 8h。

海泡石、硅藻土和聚氯化鋁鐵的復配比對混凝劑性能的影響 鄱陽縣有較豐富的海泡石資源, 廣昌縣也有較多的硅藻土資源 , 這2種材料本身具有良好 的吸附性能, 且經過改性后其吸附性能可得到進一步提高。本文在確定以上復合吸附性材料與聚 氯化鋁鐵的復配比為5： 1、5：2、5：4、5：6、5：8和5：10時, 對所制備的吸附型混凝劑進行水處理試驗, 并分別對其效果進行了考察。 分別取1000mL污水于6只燒杯中, 在六聯攪拌機上對印染廢水進行廢水凈化試驗。按1. 2g /L的量加入藥劑, 溫度為26. 5℃, 以350 r/min 的轉速快速攪拌2 min, 再慢速攪拌10min左右, 靜置15 min后, 取樣, 分別測定上層清液的COD的值。試驗結果見表1。實驗廢水取自印染廠生物接觸氧化池出水, 其COD 為200~ 250 mg /L, 色度為100~ 150, pH約為6. 5~ 7。

 

從表1可以看出, 聚氯化鋁鐵與硅藻土和海泡石的混合物復配比為5:4~ 5:6時, 所對應的COD各自去除率分別為85. 46%、85. 73%, 色度去除率分別為92. 86% 、93. 28%, 處理效果較理想。

與其它混凝劑凈化效果的應用比較目前, 主流無機高分子混凝劑仍以聚合鋁鹽、 聚合鐵鹽以及兩者的復合物為代表, 并有在此基 礎上向復合一種或幾種其它陽離子或陰離子基團 來增強處理效果的發展趨勢。盡管這類混凝劑具 有良好的絮凝效果, 然而對含有小分子有色物質、 重金屬離子等真溶液, 常規的混凝劑和絮凝方法 往往無法去除這些雜質。為了適應這種形勢, 國 外已經開始了吸附型混凝劑的研究開發, 例如粉 末活性炭混凝劑、活性黏土混凝劑等, 通過吸附性 物質和混凝劑的協同作用, 能夠較好除去膠體和 以分子分散狀態的物質。本文通過對硅藻土和海 泡石混合物的活化處理, 并與聚合氯化鋁鐵進行 復配, 研制出一種新型吸附型復合混凝劑。 本文以造紙廢水、化纖廠廢水等工業生產廢 水為研究對象, 將研制的吸附型復合聚合氯化鋁 鐵與其它混凝劑做了對比試驗。
 

以上結果表明: 吸附型復合聚氯化鋁鐵綜合 了聚氯化鋁鐵良好的絮凝性能, 以及硅藻土和海泡石優良的吸附性能, 能夠將廢水中以溶液形式 存在的有機小分子、金屬鋇離子、有色雜質等進行 有效吸附。形成的礬花大、速度快, 且礬花密實, 很易沉降, 分層效果特別明顯。從而表現出良好的脫色、去濁性能, 具有較高的BOD和COD去除率。