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聚合氯化铝微污染水处理中的应用

发布时间:2021-6-5 8:50:07  中国污水处理工程网

  近年来,随着工业和经济的发展,废水的种类和数量越来越多,人们的环保意识越来越强,而废水处理问题人们越来越关注,并成为环境保护的一个重要研究课题。在废水处理过程中,混凝沉淀是一种重要的预处理工艺。所以,开发和选择高效絮凝剂是水处理技术的关键步骤。在众多絮凝剂中,聚氯化铝(PAC)是一种高效无机高分子絮凝剂,由于其混凝能力强、用量少、净水效率高、适应性强、稳定性好等优点,它在水处理领域得到了广泛的应用。

  1、聚合氯化铝概述

  聚氯化铝(PAC)不是单一的形式,而是包括单体和聚合物,并按一定比例的多态物质,即Al3+与Al(OH)3之间的一系列亚稳态物质。化学式为[Al2(OH)nCl6-nLm],其中m为聚合度,n为PAC产物的中性度。颜色为黄色或淡黄色、深褐色、深灰色树脂固体。具有喷雾干燥稳定性好,对水适应性广,水解快,吸附能力强,明矾大,沉淀质量快,出水浊度低,脱水性能好等诸多特点。所以,聚合氯化铝也被称为高效聚合氯化铝、高效PAC或高效喷雾干燥聚合氯化铝。适用于各种浑浊度的原水,具有广泛的酸碱度范围。

  2、实验部分

  2.1 主要原料与仪器

  铝酸钙粉,浓盐酸,精密电子天平AL104,YHCOD-100全自动COD消解回流仪,IRPrestige-21型红外光谱仪,E201-CpH计,ZR4-6型凝固实验机,分析仪liquidTOCⅡ,HACH2100Q浊度计。

  2.2 制备方法及优化的制备条件

  取10.0g铝酸钙粉,放入锥形烧瓶中,加入一定量的盐酸,将锥形烧瓶在100℃下回程计上自动消解加热反应时间,将产品取出并转移到烧杯中,静置片刻,然后过滤,上清液为聚氯化铝产品。

  考察了盐酸用量、反应温度和聚合时间对产物性能的影响,确定了最佳的制备条件是:铝酸钙粉10.0g,盐酸用量为35.0mL,温度为100℃,聚合时间为2.5h,合成产物氧化铝含量为10.6%,碱度为92.6%。2.3红外光谱分析自制的聚氯化铝置于真空干燥箱内,在55℃左右干燥,用kbr压片法测定了400~4000cm-1范围内的聚氯化铝的红外光谱。

  3、结果与讨论

  3.1 红外光谱分析

  合成产物的红外光谱在3001~3680cm-1范围内具有很强的宽吸收峰,这是由于样品中吸附水分子中与铝离子相连的-OH基团和吸附水分子中的-OH基团的拉伸振动引起的吸收峰,-OH在1600~1700cm-1波数之间的水分子弯曲振动产生典型的吸收峰,表明合成的产物可能含有结构水和吸附水,并具有羟基结构。此外,在1000~927cm-1处有较弱的吸收峰,而在663~500cm-1处有较强的吸收峰,表明合成产物中存在聚合铝。

  3.2 水处理混凝实验

  实验取1.0L水样,搅拌参数调整如下:400r/min为30s,150r/min为3min,60r/min为7min。搅拌后静置30min,取本品,测定浊度和TOC。本研究使用的絮凝剂优化了含钙聚氯化铝的制备条件。

  3.2.1 用量对浊度和TOC去除率的影响

  不调整水样pH值,絮凝剂用量为10.0、20.0、30.0、40.0、50.0、60.0、70.0mg/L。实验结果表明,随着掺量的增加,残余浊度先快速下降后略有增加,TOC的去除率先增加后逐渐减小。其原因是在一定范围内,随着絮凝剂用量的增加,絮凝剂的电中和能力和吸附能力增加,残余浊度降低,TOC去除率增加。若絮凝剂用量过大,胶体的电荷发生反转,产生胶体间的斥力,使水中的胶体颗粒再次稳定,出现反转失稳现象,从而使絮凝效果变差。若添加量为40.0mg/L,培养基的残留浊度小于1NTU,TOC去除率为42.3%。因此,在实验条件下,最佳剂量为40.0mL。

  3.2.2 pH值对浊度和TOC去除率的影响

  当剂量为40.0mg/L时,调整后的水样pH值分别为5.0、6.0、7.0、9.0、10.0。实验结果表明,pH值在6.0~9.0时,残余浊度小于1NTU。水样pH值对TOC的去除率有很大的影响。pH值为6.0~10.0时,TOC去除率约为30.0%,当pH值为8.00时,TOC去除率为41.2%。其原因是pH值过低时,水的阳离子越多,混凝剂的中和能力降低,进而降低了混凝效果,随着pH值的增加,絮凝剂水解形成的低荷电正极多核络合离子或金属化合物凝析液对不稳定颗粒具有键桥作用,使胶体颗粒聚集沉淀,从而降低剩余浊度,TOC去除率提高,若pH值过高,絮凝剂易水解,其效果较差。测试水样pH值为8.0,因此,无需调整水样的pH值,可达到去除浊度和TOC的良好效果。

  4、结语

  总之,聚氯化铝不仅是一种高效的净水剂,而且是一种高性能的无机高分子絮凝剂。具有分子结构大、吸附能力强、混凝效果好、絮凝沉降速度快、用量少、成本低等诸多优势。所以,聚氯化铝在水和废水处理中已得到了广泛的应用。(来源:宁夏三利德科技有限公司)

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