聚合硅酸硫酸铁钙混凝剂的制备和性能研究.pdf

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1、第33卷第4期东北电力大学学报V01．33．No．42013年8月JournalOfNortheastDianliUniversityAug．，2013文章编号：1005—2992(2013)04—0035—04聚合硅酸硫酸铁钙混凝剂的制备和性能研究李战，鲁敏2(1．华电能源31程有限公司，哈尔滨150000；2．东北电力大学化学工程学院，吉林吉林132012)摘要：以ca、Fe和硅酸钠为原材料合成一种新型的无毒无机复合高分子混凝剂——聚合硅酸硫酸铁钙(PCFS)。通过正交实验优化了PCFS的最佳

2、制备工艺条件为：Fe／Si摩尔比=1：1，Fe／Ca摩尔比=5：1；活化时的pH值=2．0；活化时间=2h。并对pH值、投加量和沉降时间等影响絮凝效果的因素进行了探讨。结果表明，PCFS具有较好的稳定性，适用的pH范围广；在絮凝过程中，形成的絮体颗粒致密、稳定，沉降速度快，投加量较少；上清液中不残留有害离子，故不存在二次污染，具有较好的应用前景。关键词：聚合硅酸硫酸铁钙；絮凝剂；制备；絮凝；废水处理中图分类号：TK223文献标识码：A聚硅酸盐类混凝剂因具有大分子结构，所以具有良好的吸附架桥能力和电

3、荷中和能力。同时因其絮凝效果好、制备成本低、制备工艺简单和安全无毒等优点而得到了水处理界广泛的重视。该类混凝剂较聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)等具有更为优异的混凝性能，除浊、除色效率高，形成矾花迅速，絮体大且密实，沉降快I3]，因此人们主要侧重于复合型絮凝剂的制备及反应机理等基础研究，并且对聚硅酸铝盐及铁盐系列的研究日益深入成熟。据报道H]，金属盐单独作用或和其它物质配合，具有杀菌、脱色、部分降解和氧化有机和无机杂质、去除悬浮物和胶体颗粒的作用。聚合硅酸与多种金属离子形成的聚合物，除具

4、有单元无机高分子絮凝剂的共同优点外，因异核金属离子的交错排列能形成更长、更稳定的分子链，一方面增加其聚合度和分枝程度，提高了其网捕作用；另一方面金属离子的引入增加所带电荷量，增加其吸附点中和能力。通常情况下，参与聚合的种类越多，吸附表面积越大，形成的絮体越大，携带离子电荷更多。这就增加了其表面活性，达到了增加其吸附电中和能力，因而在加入的试剂量少于现用常规试剂的时候，却比常规试剂具有更高的效率。本文通过向聚合硅酸溶液中加入适当比例的铁钙离子，制得复合二价金属钙离子的聚硅酸硫酸铁类絮凝剂——聚合硅酸

5、硫酸铁钙，通过正交试验确定了最佳制备工艺；同时对其性能进行了研究，取得了较好的处理效果。1实验部分1．1仪器pHS一2C精密酸度计；DBJ一621型定时变速搅拌器；JB一1型磁力加热搅拌器；浊度测定仪；1．2试剂硅酸钠、硫酸铁和硫酸钙等均为A．R级；高岭土均为试剂级。收稿日期：2013—01—14作者简介：李战(1966一)，男，黑龙江省哈尔滨市人，华电能源工程有限公司工程师，硕士，主要研究方向：水处理工程设计、施工、运营．36东北电力大学学报第33卷1．3聚合物的制备取适量Na：SiO，·9H：

6、0溶解成一定浓度的溶液，加入稀硫酸搅拌，控制pH值。当溶液有一定粘度时停止，密封静置，进行熟化。然后取一定量聚硅酸，搅拌，并向溶液中加入硫酸铁和硫酸钙溶液，调节pH值，密封静置熟化。制得的聚合硅酸硫酸铁钙呈透明黏稠液体，稳定性好，可放置2—3个月。1．4絮凝实验用高岭土和自来水配制浊度为100mg／I~人工浊液。取1000mL水样分别加入一定量的PCFS，快速(120r／rain)搅拌1rain，慢速(60r／rain)搅拌5rain，静置15rain，取上清液测定剩余浊度。2结果与讨论2．1正交

7、实验本正交实验主要对PCFS制备过程中的主要影响因素：Fe／Si摩尔比(A)、Fe／Ca摩尔比(B)、活化时的pH值(c)和活化时间(h)(D)等进行优化。实验过程中SiO含量为2．00％，采用四因素三水平设计正交实验，结果如表1所示。表1正交实验序号ABCD浊度(NTU)序号ABCD浊度(NTU)11：2(1)5：1(1)1．0(1)1(1)15．192：1(3)3：1(3)1．0(1)2(2)21．821：2(1)4：1(2)2．0(2)2(2)14．4K．48．334．847．141．631

8、：2(1)3：1(3)3．0(3)4(3)22．9K，25．737．833．338．541：1(2)5：1(1)3．0(3)2(2)6．3K52．653．946．446．751：1(2)4：1(2)1．0(1)4(3)10．2k116．111．615．713．861：1(2)3：1(3)2．0(2)1(1)9．3k28．612．611．112．872：1(3)5：1(1)2．0(2)4(3)13．6k17．61815．515．782：1(3)4：1(2)3．O(3)1(1)17．3