堿法處理粉煤灰制備無(wú)機(jī)高分子混凝劑及其應(yīng)用研究.pdf

1、本文以火電廠排放的固體廢棄物——粉煤灰為原料，利用酸溶和堿溶提取其中有用的Al、Fe、Si元素，并將得到的Al、Fe鹽溶液通過(guò)慢速滴堿法研制出了聚合硫酸鋁鐵（PAFS）。
　　在對(duì)原料粉煤灰特性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，研究了以H2SO4為溶劑，常溫常壓下攪拌反應(yīng)，考查了酸種類(lèi)、酸濃度、酸灰比、攪拌時(shí)間等因素對(duì)Fe3+、Al3+溶出效果，但是酸的利用率不高，而且Fe3+、Al3+的溶出率有限（最大值為13.5％、5.0%），需要通過(guò)高溫焙

2、燒活化粉煤灰，提高酸溶出率。詳細(xì)討論了影響焙燒反應(yīng)和酸溶反應(yīng)的各種因素，得到了提取粉煤灰中Al、Fe元素的最佳工藝為：33.333g粉煤灰與2g的Na2CO3在805℃下焙燒1h，產(chǎn)物冷卻粉碎后在沸騰回流條件下與4mol/L的H2SO4反應(yīng)0.5h、余溫冷卻0.5h，所得抽濾液中Al3+濃度為0.207mol/L，F(xiàn)e3+濃度為0.040mol/L。
　　酸溶法主要提取的是粉煤灰中的Al、Fe元素，Si的提取只有采用堿性溶液法。常

3、溫下NaOH溶解粉煤灰，堿浸液中的Si濃度普遍較小。提高反應(yīng)溫度會(huì)極大地增加Si溶出率，NaOH濃度和堿灰比越大、堿浸攪拌時(shí)間越長(zhǎng)，Si的溶出率越高。4mol/L的NaOH、堿灰比20mL/g、沸騰反應(yīng)0.5h、余溫冷卻0.5h下的Si溶出率達(dá)到32.83%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于常溫下的酸溶或堿溶效果。通過(guò)對(duì)熱堿溶后粉煤灰殘?jiān)腦RD分析看出，粉煤灰的主要存在形式變?yōu)榈推焚|(zhì)石英、Al2SiO5結(jié)構(gòu)和Na2Al2xO3x+1結(jié)構(gòu)。
　　最佳溶出

4、條件下的粉煤灰酸溶出液，可作為混凝劑直接投加，也可以進(jìn)一步制備PAFS。直接投加時(shí)，對(duì)于大豆加工廢水，混凝適宜的pH值為中性條件（6～8），投加量適用范圍較寬（12～60mL/L），最佳投藥量為20mL/L，此時(shí)COD去除率28.04%。對(duì)于乳品廢水的處理，適宜的混凝pH為4～8之間，pH值繼續(xù)增加，混凝效果直線下降，可能是混凝劑中的SO42-陰離子影響所致。中性環(huán)境下，絮體10min即可沉降完全?；炷Ч谕读看笥?.2mL/L后趨于

5、穩(wěn)定，此時(shí)的COD去除率59.35%，SS去除率92.62%。對(duì)于PAFS的制備，考查了Al/Fe摩爾比、Na2CO3濃度、滴定終點(diǎn)的pH值、Al+Fe的總濃度、堿化劑種類(lèi)等因素對(duì)產(chǎn)品混凝性能的影響，確定了最佳合成條件為100g/L的Na2CO3溶液慢速滴定溶出液至pH=1.1～1.2左右。
　　利用Ferron逐時(shí)絡(luò)合比色法研究了PAFS中Al、Fe的形態(tài)分布規(guī)律，利用pH滴定法研究了溶出液Al(Ⅲ)+Fe(Ⅲ)的水解-聚合反應(yīng)

6、過(guò)程，利用紅外光譜分析法研究了鋁鐵水解產(chǎn)物間的相互作用。結(jié)果表明，樣品制備時(shí)pH值越大，[Al,Fe]a越少，[Al+Fe]b和[Al+Fe]c增加。最佳條件下獲得的PAFS，其中[Al,Fe]a占57.06%，[Al+Fe]b占5.58%，[Al+Fe]c占37.36%。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品的pH值有下降的趨勢(shì)，結(jié)合Ferron比色法測(cè)定的形態(tài)變化結(jié)果，這是熟化過(guò)程中低聚物分子與游離OH-絡(luò)合生成較高聚合度分子所致。PAFS中既有以羥