聚硅硫酸锌-PZSS-絮凝剂的制备及其应用

第32卷第3期2010年5月�泰山学院学报JOURNALOFTAISHANUNIVERSITYVo.l32�NO.3May��2010聚硅硫酸锌(PZSS)絮凝剂的制备及其应用张金军,李�震(泰山学院化学与环境科学系,山东泰安�271021)[摘�要]�本实验通过在活化硅酸中加入一定量的硫酸锌,经熟化,对自制的废水进行絮凝实验,可以得到较好的絮凝效果.研究探讨了活化时间、Zn2+/Si、熟化时间、絮凝剂的添加量等影响因素,为该絮凝剂的最佳应用提供了初步依据.[关键词]�PZSS;絮凝剂;污水处理[中图分类号]�X703���[文献标识码]�A���[文章编号]�1672-2590(2010)03-0085-05�[收稿日期]2010-03-18�[作者简介]张金军(1975-),男,山东肥城人,泰山学院化学与环境科学系助教.聚硅硫酸锌絮凝剂是将聚硅酸引入到聚合硫酸锌而制成的一种新型无机高分子絮凝剂.随着社会的进步,人们越来越意识到环境因素对健康的影响.作为在水质净化中广泛使用的絮凝剂,在使用中的安全性和是否对环境造成二次污染问题也越来越受到重视.目前常用的絮凝剂是含铝类絮凝剂.但近十年的研究结果表明:铝经过各种途径进入人体后,通过蓄积或参与许多生物化学反应,能将体内必需的营养元素和微量元素置换流失或沉积,干扰破坏各部位生理功能,导致人体出现诸如铝性脑病(如老年性痴呆)、铝性骨病、铝性贫血等临床铝中毒病症.同时,铝盐对水生生物、植物也表现出毒性效应.当铝的浓度较大时,对废水生物处理过程中的微生物也可能产生不良影响.世界卫生组织对水中残留铝含量的限制标准为0.2mg/L,美国定为0.05mg/L,我国也在2000年暂行水质目标中,增加了铝的标准值为0.2mg/L[1].要降低水处理后水中铝的含量,可以采用的方法很多,如开发和采用能减少铝投加量的复合铝盐、通过添加无毒的高分子絮凝剂降低铝含量等,其中以无毒锌盐絮凝剂代替单铝盐、复铝盐或聚铝盐是一种从根本上消除铝毒性的有效方法.锌盐和铝盐在净水过程中起着相似的絮凝作用,它们都能使水中的微细胶体凝聚成较大颗粒后共同沉降,使浑水变清.而且锌盐比铝盐的凝聚沉降速度更快,澄清效果更好,沉淀物含水率更低等[2].因此,新型、无毒、环保型的高分子絮凝剂研制是一很重要的研究发展方向.聚硅硫酸锌高分子絮凝剂是一种发展潜力较大的新型环保产品.1�实验部分1.1�实验药品硅酸钠(AR),莱阳恒信化工厂;硫酸锌(AR),天津市凯通化学试剂有限公司;硫酸,胶州市富田化工有限公司;硅藻土(CR),天津市化学试剂三厂.人工模拟废水[3]:称取一定量的硅藻土粉末(120目),用清水配制成人工模拟悬浊液.该水样的色度及COD较低,在讨论絮凝剂的絮凝性能时,主要以浊度(NTU)指标来判断絮凝处理效果的好坏.人工模拟废水浊度约100度,pH为7.6.1.2�实验仪器721型分光光度计,上海精密科学仪器有限公司;赛多利斯电子分析天平124S;RCC-�型旋转挂片腐蚀试验仪,江苏省高邮市仪器厂.泰山学院学报第32卷1.3�PZSS絮凝剂的制备取一定量的硅酸钠配成溶液,用适当浓度的硫酸调节pH值,放置活化,使硅酸有一定的聚合度.然后加入一定量已知浓度的硫酸锌溶液,同时不断搅拌.滴加结束后,在一定条件下熟化后即可得到PZSS絮凝剂.1.4�絮凝率的测定方法在1L烧杯中加入1L的自制污水,再加一定量的PZSS絮凝剂,充分搅拌,静置一段时间.同时以污水作为对照液,用721分光光度计测定,波长550nm,然后计算絮凝率.絮凝率的具体计算方法如下[4]:絮凝率的计算公式:絮凝率%=A-BA100.A:污水550nm处吸光度值;B:处理后的污水550nm处吸光度值.2�结果与讨论2.1�硅酸活化时间对絮凝效果的影响在室温(20!)条件下,Zn2+/Si=1,向1L废水中投加30.0mL的PZSS絮凝剂,考察活化时间(即硅酸的聚合度)对絮凝性能的影响.实验结果见表1、图1:表1活化时间∀絮凝率活化时间(min)1020304050絮凝率(%)81.3590.3092.6890.3986.55图1�活化时间-絮凝率由表1、图1可知,在一定时间内,延长硅酸的活化聚合时间,PZSS的絮凝效果会增加.这是因为随着活化时间延长,硅酸聚合度增加,高度聚合的硅酸有更强的吸附架桥能力,从而可以增强絮凝剂的絮凝性能[5].当活化聚合时间为30分钟时,絮凝率最好,絮凝率高达92.68%.但当活化时间过长时,PZSS的絮凝能力反而下降,这说明随着硅酸聚合度的增加,PZSS稳定性降低.2.2�Zn2+/Si比对絮凝效果的影响在室温(20!)条件下,向1L废水中投加30.0mL的PZSS絮凝剂,考察Zn2+/Si比对絮凝性能的影响.实验结果见表2、图2:表2Zn2+