聚合氯化鋁亞鐵混凝劑基礎(chǔ)與應(yīng)用研究.pdf

1、混凝是城市給水、城市污水和工業(yè)廢水處理工藝中最基本的處理技術(shù)之一，混凝處理效果的好壞關(guān)鍵在于混凝劑。鋁鐵共聚物混凝劑目前的研究多集中在Fe3﹢和Al3﹢的聚合方面，但由于Fe3﹢和Al3﹢的水解速率和結(jié)構(gòu)上的差異，其共聚性能不好。本研究正是出于這樣的目的，根據(jù)本課題組提出的“金屬離子水解絡(luò)合生成金屬配離子單體的配位聚合能力取決于金屬離子的離子勢(shì)”的觀點(diǎn)，采用離子勢(shì)相近的Al3﹢、 Fe2﹢進(jìn)行共聚。借鑒有機(jī)高分子的合成工藝，以優(yōu)質(zhì)的鋼鐵

2、鹽酸酸洗廢液和氯化鋁為原料，制備鋁亞鐵共聚物-聚合氯化鋁亞鐵(CPAF(Fe2﹢)混凝劑；通過激光光散射對(duì)其粒徑與Zeta電位的測(cè)定，X-射線衍射、紅外光譜分析揭示CPAF(Fe2﹢)的結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)一步驗(yàn)證了本課題組觀點(diǎn)的正確性及對(duì)CPAF(Fe2﹢)的聚合機(jī)理進(jìn)行初步探討；通過混凝性能研究及應(yīng)用研究，確定了所合成CPAF(Fe2﹢)的使用性能。研究結(jié)論如下：
　　 (1)激光光散射測(cè)定結(jié)果為：CPAF(Fe2﹢)的粒徑大于PA

3、C，隨著Al3﹢/Fe2﹢比的減小，CPAF(Fe2﹢)粒徑大體上呈現(xiàn)出遞減的趨勢(shì)，且三種CPAF(Fe2﹢)的粒徑大小順序均為B(2.5)＞B(2.0)＞B(1.5)，進(jìn)一步驗(yàn)證了本課題組所提“金屬離子水解絡(luò)合生成金屬配離子單體的配位聚合能力取決于金屬離子的離子勢(shì)”觀點(diǎn)的正確性；Zeta電位檢測(cè)表明，PAC的Zeta電位明顯大于CPAF(Fe2﹢)，而CPAF(Fe2﹢)的Zeta電位與Al3﹢/Fe2﹢比相關(guān)性并不明顯，無(wú)明顯規(guī)律可

4、循，這也說明了無(wú)機(jī)高分子混凝劑在水系中形成的Zeta電位影響因素的復(fù)雜性。
　　 (2)X-射線衍射法(XRD)的結(jié)果為：自制的CPAF(Fe2﹢)(Al3﹢/Fe2﹢=9：1，7:3，5:5)的圖譜中，Al3﹢/Fe2﹢=9：1的結(jié)晶相最為復(fù)雜，其主要檢測(cè)出NaClO3、 FeCl2·12H2O、 FeCl2·14H2O的特征衍射峰，未檢測(cè)出含鋁物質(zhì)的衍射峰，此外三個(gè)圖譜還呈現(xiàn)出未檢測(cè)出的明顯的晶形特征。通過與PAC、PFC的

5、紅外圖譜對(duì)比推斷，在976cm-1之前的一些小峰為Fe-OH-Al結(jié)構(gòu)的特征吸收峰，即Fe2﹢和Al3﹢發(fā)生了共聚。綜合XRD衍射圖譜分析及紅外圖譜分析，說明本文采用的合成工藝所得到的CPAF(Fe2﹢)中Fe2﹢和Al3﹢發(fā)生了共聚作用，形成了Fe-OH-Al結(jié)構(gòu)，而不是物理混合。
　　 (3)自制的系列PAC、 CPAF(Fe2﹢)的形貌特征為：PAC聚集體呈現(xiàn)枝杈狀形態(tài)，枝杈細(xì)長(zhǎng)而松散，形貌不規(guī)整，尺寸不均勻；CPAF(F

6、e2﹢)的聚集體形貌隨著Al3﹢/Fe2﹢比的減小，逐漸變得粗短緊實(shí)，形貌規(guī)整，尺寸較大且均勻，預(yù)期其具有良好的混凝性能。
　　 (4)高嶺土模擬水樣的濁度去除實(shí)驗(yàn)表明：CPAF(Fe2﹢)系列樣品中，n(Al3﹢)： n(Fe2﹢)=9：1， B=2.0的樣品的混凝性能較好，CPAF(Fe2﹢)的最佳投加量為0.5mmol/L，且適用pH的范圍為6～9之間，在pH=7時(shí)的濁度去除率達(dá)到最大(98.59％)。殘余鋁測(cè)試實(shí)驗(yàn)研究表

7、明：CPAF(Fe2﹢)的混凝性能優(yōu)于PAC，且殘余鋁與濁度的去除率具有相關(guān)性，濁度的去除率越大，水體中殘余鋁的含量越小，用CPAF(Fe2﹢)作為混凝劑處理模擬水樣時(shí)，在最佳混凝條件下，殘余鋁可達(dá)到0.079mg/L; pH值對(duì)模擬水樣殘余鋁的影響與對(duì)濁度去除率的影響一致。
　　 (5)制漿造紙廢水混凝處理結(jié)果表明：對(duì)于二沉池出水，CPAF(Fe2﹢)的混凝效果明顯優(yōu)于PAC，且絮體沉降速度快。一沉池進(jìn)水和出水的混凝處理，PA