通過正交試驗分析了各個 因素對 PSAF 的絮凝效果的影響,探討了其佳合成 工藝路線;研究了硅酸聚合度、A1 Si摩爾比等對 PSAF 絮凝效果的影響,并通過模擬廢水實驗比較了 PSAF 與傳統絮凝劑的絮凝效果。 PSAF的制備:
(1)酸化聚合硅酸:取一定量的水玻璃,用蒸餾水 稀釋至濃度為 5%(以Si 調節pH= 小時,使硅酸有一定的聚合度,用硫酸調節 pH 2,待用。
(2)定量移取A1 溶液(0.5mOI );在快速攪拌的同時用酸式滴定管將一定比例的 Fe )滴加入A1 溶液中,使之混合均勻,并具有一定的 AI 摩爾比。
(3)將一定量熟化后的聚硅酸引入鋁鐵鹽混和液,然后在快速攪拌的 條件下,向混和液中滴加 NaH 溶液(0. 5mOI 的確定[10] 本文采用Tang HOngxiaO,Stumm 等人提出的稱為堿化度 式中:pH為鋁、鐵鹽溶液固有的 pH 為加入溶液中的堿的濃度(mOI 為制備聚合鋁、鐵時向溶液中加入的酸或試劑鹽類中含有的游離酸的濃度 (mOI 絮凝實驗采用燒杯實驗裝置,在六聯電動攪拌機上進行。
實驗水樣為配制的含高嶺土200mg 的懸濁液500mL,水溫20 稀鹽酸或氫氧化鈉調節水樣的pH 值,然后加入一定量的絮凝劑,在40 min的轉速下恒速攪拌10min,靜置沉降10min, 3cm處取上清液采用文獻 [11] 的方法測定 殘余濁度。 PSAF的更佳制備條件及投用量的研究 采用正交實驗法,以殘余濁度為絮凝性能指標,考 第25 500mL)四個因子對PSAF 絮凝效果的 影響,實驗中每個因子取4 個水平,試驗數據及處理結 果如表1。 PSAF更佳制備條件正交試驗L 試驗序號Al Fe(摩爾比) 殘余濁度(mg 2020 2520 31520 3020 2530 1530 1540 2540 5011. 1550 2550 的摩爾比對PSAF絮凝性能的影響 固定堿度 PSAF絮凝性能的影響,以殘余濁度對投藥量作圖,得 Al 可見,當A1 PSAF的絮凝效果在低劑量范圍(小于20 爾比大于1時的除濁效果相比略差或相當,而在投加 量大于1. 也表明,投藥量在30 500mL效果佳。
實驗還發 現,Al 的摩爾比大于1的樣品在儲存期間易 發生“掛壁”,而Al 的摩爾比為1時樣品的儲 存時間較長,因此,綜合考慮絮凝效果與儲存穩定性的 因素,選擇A1 Si摩爾比對絮凝性能的影響 的摩爾比對PSAF 絮凝效果 的影響 對PSAF絮凝性能的影響 p~值對PSAF絮凝性能的影響 固定A1 的摩爾比為1=1(按5:5 不同的摩爾比分別制備了PSAF 絮凝劑,并考察了它們在 時文中等:聚合硅酸鋁鐵(PSAF)的制備與絮凝性能研究圖,得(Al Si摩爾比對絮凝性能的影響曲 線,如圖 所示。由圖看出,PSAF的絮凝效果隨著 (Al Si的摩爾比為l1 500mL時絮凝效果佳。 對PSAF絮凝性能的影響 堿化度B 值是影響無機高分子絮凝劑絮凝性能的重要參數,固定鋁、鐵、硅的摩爾比為l:l 濃度計量),在溶液pH PSAF的絮凝效果的影響。以殘余濁度對堿化度B 作圖,得堿化B 對絮凝效果的影響曲線,如圖3所示。 值太大或太小都會影響絮凝效果,只有當堿化度 左右時,絮凝劑才能發揮更佳的絮凝效果。在此條件下,PSAF 絮凝劑不 僅能充分發揮其吸附架橋及卷掃沉淀作用,而且具有 較好的儲存穩定性。 PSAF適宜的絮凝pH 值范圍 固定PSAF 絮凝劑的投加量為l. Si的摩爾比為l 的條件下;考察了PSAF 樣pH值的變化關系。以殘余濁度對 pH 值作圖,得到 pH值對絮凝效果的影響曲線,
如圖 所示。由圖可見,PSAF 適宜的 pH 值范圍較寬,在 l2范圍內. 有很好的絮凝除濁效果,其中在pH 時效果更佳。 PSA絮凝效果的比較 絮凝劑用量對絮凝效果的影響在其它絮凝條件相同時,比較了 PSAF、PAC、A PSA在不同用量時的絮凝除濁效果,(絮凝劑 的用量都以A 計),影響曲線見圖5。由圖5 可知:在 絮凝劑用量相同時,PSAF 的除濁效果更好,PAC 次之, PSA的除濁效果差。 PSA沉降性能的比較 不同絮凝劑沉降性能的比較在其它絮凝條件相同時,絮凝劑的投加量都為 2mg 計)時,比較了PSAF、Al PSA和PAC 的絮凝沉降性能,比較結果如圖 表明,PSAF的沉降性能優于 PAC PSA。實驗發現,用 PASF 處理水樣時,絮體形成速度快, 絮體體積大,下沉速度快;而 PAC PSA絮體形成的速度較慢,絮體體積小,下沉速度較慢 PSAF產品技術經濟及單位水處理成本分析 以水玻璃、硫酸鋁、硫酸鐵為原料,年產 萬噸PSAF 的技術經濟分析見表
2,在保證 COD、SS、P 標的條件下,僅考慮藥劑費及投加量,處理單位水的藥劑成本見表3。 是一種叫經濟的混凝劑。 時,絮凝效果更好,且穩定性強,不易發生“掛壁”現象;當摩爾比過高時,聚 合物的吸附架橋作用受到影響;摩爾比過低時,又會使 電中和能力減弱,降低其絮凝效果。當鋁、鐵、硅摩爾 比為1 PSAF適宜的pH 范圍較寬,在4 12范圍內均有 很好的效果,其中pH PSAF與常用絮凝劑 Ai PSA(助凝劑)和PAC 的對比絮凝實驗表明,PSAF 的絮凝性能優于其它 兩種絮凝劑。
尤其是生成的絮體顆粒比 PAC 且隨硅的比例增加而愈加明顯。PSAF在較低投加量 時所表現出來的除濁性能,主要是由于絮凝劑與 膠體顆粒表面發生的電中和吸附脫穩和粘附架橋綜合 作用所致。由于此類絮凝劑具有制備方法簡單、無毒、 用量少、原料來源廣泛、適用 pH 值范圍較寬以及絮凝 效果好等特點,值得推廣應用