聚硅酸铁絮凝剂的制备及其应用研究

聚合硅酸铁盐是一类新型复合型铁系絮凝剂,是在聚硅酸和铁盐絮凝剂的基础上发展起来的复合产物,它同时具有电中和及吸附架桥两种絮凝机理[1]。由于这类絮凝剂相比聚合铝(PAS、PAC)具有无毒、絮体颗粒沉降速度快、除浊、除油、脱色、除藻效果好等优点,因此受到了水处理界国内外学者的极大关注,成为无机高分子絮凝剂研究的一个热点。1实验部分1.1活化硅酸的制备所谓硅酸的活化,就是将硅酸盐加强酸使其还原成有活性的硅酸[2]。将24.4g硅酸钠溶于400mL蒸馏水中,在搅拌下慢慢滴加硫酸(或盐酸),调节溶液的pH值接近到8,加速搅拌一定的时间,制备成浓度为0.5mol/L的乳白色的活化硅酸溶液。1.2聚硅酸铁的制备称取40.5g氯化铁溶于300mL蒸馏水中制备成0.5mol/L的氯化铁溶液,然后在高速搅拌下,按照一定的Fe/Si比在活化硅酸中慢慢加入氯化铁溶液。全部混合后放置一定的时间进行熟化以备用。1.3絮凝率的测定方法在500mL烧杯中加入500mL的污水,再加一定量的聚硅酸铁絮凝剂,充分搅拌,静置一定的时间,同时以污水作为对照液,用721分光光度计测定OD550nm,然后计算絮凝率。絮凝率的具体计算方法如下[3]:絮凝率的计算公式:絮凝率(%)=A-BA×100式中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制备聚硅酸铁絮凝剂的影响因素2.1.1Fe/Si比对聚硅酸铁絮凝效果的影响在本次实验,我们选择了5个Fe/Si比配备聚硅酸铁絮凝剂:1∶4、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1,然后用各个不同配比的聚硅酸铁絮凝剂按不同使用量进行污水处理,比较它们的絮凝率。由实验可知,每一个Fe/Si比下的絮凝率都有这样一个趋势:开始时,随着絮凝剂加入量的增加,絮凝率呈现出上升的趋势;当絮凝率达到最高值后,随着絮凝剂的增加,絮凝率为下降趋势。然而,不同Fe/Si比下的絮凝率达到最高值时的絮凝剂使用量都不相同,其趋势是,Fe/Si比越大(也即是Fe的含量越大),达到最高的絮凝率所需加入的絮凝剂的使用量越小。与此同时,我们也看到,在这五个最高絮凝率中,Fe/Si比为1∶1时最高(絮凝率达到64%)。而在实验中,我们也发现,当Fe/Si比为1∶1时,铁的返黄较少,随着Fe/Si的增大,铁的返黄呈上升的趋势。综合这些因素,我们选择Fe/Si比为1∶1继续我们的实验。2.1.2硅酸活化时间对聚硅酸絮凝效果的影响由图1可以很明显的看出,随着硅酸的活化时间的增加,聚硅酸铁絮凝剂的絮凝效果越好,活化时间从10min到30min递增时,絮凝率基本呈现出平稳增大的趋势,而当活化时间从30min增加到聚硅酸铁絮凝剂的制备及其应用研究申倩,何金(天津市化学试剂研究所,天津300240)摘要:本实验通过在活化硅酸中加入一定量的氯化铁,经过熟化,可以获得具有较优性能的絮凝剂聚硅酸铁。研究其性能及自身影响因素,然后应用这种新型高分子絮凝剂处理污水,探讨聚硅酸铁絮凝剂的净水效果,为该絮凝剂的最佳应用提供初步的依据。关键词:活化硅酸;聚硅酸铁;絮凝剂;污水处理中图分类号:TQ314.253文献标识码:A文章编号:1008-1267(2006)01-0053-03收稿日期:2005-08-23第20卷第1期2006年1月Vol.20No.1Jan.2006天津化工TianjinChemicalIndustry40min时,絮凝率有一个很明显的增大过程(絮凝率从65.2%增大到76.3%),但活化时间超过40min后,活化时间对絮凝率的影响变小。2.1.3熟化时间对聚硅酸铁絮凝效果的影响在实验的过程中,我们发现,聚硅酸铁刚制备出来后就进行污水处理并不能取得很好的效果,而当我们把它放置一定的时间在处理污水时,取得的净化效果将有很大程度的增强。这个放置的过程,我们称之为聚硅酸铁的熟化。正是由于熟化时间对絮凝剂的净化效果产生如此大的影响,我们对其进行了具体的研究。结果如图2所示。由图2可知,不同熟化时间对聚硅酸铁絮凝效果产生不同的影响。实验表明,制备出来的聚硅酸铁熟化4～8d后,可以取得很好的污水净化效果,尤其在熟化4d后,絮凝剂处理污水的絮凝率高达93.9%。而在实验过程中,我们观察到,随着熟化时间的增加,絮凝剂处理污水生成的絮体增大,沉降速度加快,而且铁的残量也越来越小。2.2絮凝剂应用的影响因素在应用絮凝剂处理污水时,絮凝剂的添加量和污水的状况对絮凝剂的絮凝效果有着很大的影响。研究絮凝剂应用的影响因素,主要是考察絮凝剂的添加量、污水的pH值及处理过程中沉降时间对处理效果的影响。进行絮凝剂应用的影响因素实验,絮凝剂选择Fe/Si比为1∶1的聚硅酸铁絮凝剂。2.2.1絮凝剂的添加量对聚硅酸铁絮凝效果的影响由表1可以看出,聚硅酸铁絮凝剂处理污水时,随着添加量