姚 珺,趙 野,舒友菊

(洛陽理工學院化學與環(huán)境工程系，河南 洛陽 471023)

赤泥是鋁工業(yè)生產中最重要的廢渣，拜爾法每生產1 t氧化鋁產生1.0～1.5 t赤泥，我國作為第四大氧化鋁生產國，每年排放數百萬噸赤泥，大量赤泥廢渣堆放，嚴重污染了環(huán)境[1]。因此，對赤泥回收利用不僅可以廢物資源化，同時還可減輕對環(huán)境的污染。赤泥中含有較高含量的鋁和鐵[2]，利用赤泥燒制水泥或制備水處理混凝劑是赤泥利用的有效途徑[3]。

作者在前期工作中對赤泥制備混凝劑的工藝進行了研究[4]，在此進一步優(yōu)化聚合條件，并對最佳條件下制備的混凝劑的鹽基度進行測定，考察了其對廢水中懸浮物的去除效果。

1 實驗

1.1 材料

赤泥，河南中美鋁業(yè)。

1.2 方法

1.2.1 混凝劑的制備

按照前期工作取得的赤泥制備混凝劑的工藝參數[4]，將赤泥于600 ℃焙燒1 h,常溫下用3 mol·L-1的鹽酸浸取3 h，鹽酸與赤泥的投加比為10∶1(mL∶g)，過濾。取濾液在80 ℃、不同的pH值、聚合時間和碳酸鎂投加量條件下進行聚合反應，測定產物的鹽基度，采用正交實驗優(yōu)化聚合條件。

正交實驗的因素與水平見表1。

表1 正交實驗的因素與水平

1.2.2 混凝效果的測定

混凝實驗用原水為高嶺土配制，濁度176.9 ntu。用正交實驗所制備的1#～9#混凝劑進行混凝實驗，10#為市售PAC(鹽基度38.32%)。每組混凝劑取5 g溶于50 mL水中，將混凝劑配成質量濃度為10%的溶液，用吸量管吸取2.5 mL加入600 mL原水中，測定混凝沉淀后混凝劑對水中濁度的去除率。

1.2.3 鹽基度調整劑的選擇

為了考察不同的鹽基度調整劑對混凝劑的影響，采用碳酸鎂、碳酸鈣、氫氧化鈣、碳酸鈉4種鹽基度調整劑，在80 ℃、pH=4、聚合時間為24 h、投加量為60 g·L-1的最佳聚合條件下制備混凝劑。測定混凝劑的鹽基度，進行混凝實驗，并與市售PAC進行對比。

混凝實驗用水采用高嶺土配水(濁度為183.15 ntu)和校園大明湖水(濁度為48.45 ntu)二種。

1.3 分析測定

聚合氯化鋁的鹽基度即其中OH-和Al3+的摩爾比的1/3。對于一般水體，混凝效果與鹽基度成正比[5]。鹽基度的分析原理是在試樣中加入定量的鹽酸溶液，以氟化鉀掩蔽鋁離子，以氫氧化鈉標準溶液滴定。

氧化鋁測定采用EDTA絡合鋁及其它金屬離子，然后用氯化鋅標準溶液反滴定。

2 結果與討論

2.1 最佳聚合條件

正交實驗結果與分析見表2。

表2 正交實驗結果與分析

從表2可以看出，對赤泥制備混凝劑的鹽基度影響最大的因素是碳酸鎂投加量,其次是聚合時間、pH值，最佳聚合條件為A2B3C3，即pH值為4、聚合時間為24 h、碳酸鎂投加量為60 g·L-1。

2.2 混凝劑混凝效果(表3)

表3 混凝實驗結果

從表3可以看出，市售PAC的濁度去除率最高，為95.33%，其鹽基度為38.32%；8#混凝劑其次，為94.94%，其鹽基度為32.06%?；炷Чc鹽基度有一定的相關性，隨著鹽基度的增大，混凝效果相應提高。

2.3 不同鹽基度調整劑制備的混凝劑的鹽基度和混凝效果(表4)

表4 不同鹽基度調整劑制備的混凝劑的鹽基度及混凝效果

從表4可以看出，4種類型鹽基度調整劑制備的混凝劑的鹽基度均在32%以上，14#(碳酸鈉為調整劑)的鹽基度最高，為36.96%，混凝效果也最好，與市售混凝劑PAC效果相當。由于碳酸鈉的市場價格遠低于碳酸鎂，因此，以碳酸鈉作為鹽基度調整劑是最佳選擇。

3 結論

根據鹽基度測定以及混凝實驗結果，對以赤泥為原料制備水處理混凝劑進行了研究。以碳酸鎂為鹽基度調整劑，通過正交實驗確定混凝劑的最佳聚合條件如下：80 ℃下，pH=4,聚合時間為24 h,鹽基度調整劑的投加量為60 g·L-1。對4種鹽基度調整劑(碳酸鎂、碳酸鈣、氫氧化鈣、碳酸鈉)制備的混凝劑進行對比，結果發(fā)現以碳酸鈉為調整劑所制備的混凝劑鹽基度最高，為36.96%，其混凝效果也最好，與市售混凝劑PAC效果相當。

[1] 劉嫦娥,李楠,姜怡嬌,等.鋁工業(yè)廢渣——赤泥的綜合利用[J].云南環(huán)境科學,2006,25(3)：39-41．

[2] 王立堂.赤泥利用的有效途徑[J].世界有色金屬，1998，42(8)：46-48.

[3] 姚珺.赤泥處理含磷廢水的研究[J].化學與生物工程，2008，25(11)：61-63．

[4] 姚珺.用工業(yè)廢渣赤泥制備混凝劑的研究[J].化學與生物工程,2009，26(11):68-70.

[5] 董申偉,李明玉,陳偉紅,等.聚合氯化鋁的鹽基度與混凝性能關系研究[J].工業(yè)水處理，2007，27(2)：53-56.