趙 麗，張 慶，趙明明，尹國勛

(1．河南理工大學資源環(huán)境學院，河南焦作454003;2．河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)隊)

聚硅氯化鋁鐵絮凝劑的制備及應用研究*

趙 麗1，張 慶2，趙明明1，尹國勛1

(1．河南理工大學資源環(huán)境學院，河南焦作454003;2．河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)隊)

以工業(yè)固廢赤泥、粉煤灰以及鹽酸等為原料，采用酸浸的工藝制備聚硅氯化鋁鐵絮凝劑。初步研究了該絮凝劑的生產(chǎn)工藝條件及產(chǎn)品對皮革廢水的絮凝效果。實驗結(jié)果表明:制備聚硅氯化鋁鐵絮凝劑的最佳工藝條件為粉煤灰和赤泥的質(zhì)量比為1∶2，焙燒溫度為850℃，液固體積質(zhì)量比為5 mL/g，在此條件下原料中鐵的最大浸出率為73．9%。絮凝劑對皮革廢水的最佳投放量為250 mg/L，產(chǎn)品對皮革廢水COD、SS的去除率可高達73．91%、97．86%，處理過的水透光度高。

粉煤灰;赤泥;聚硅氯化鋁鐵;絮凝劑

聚硅氯化鋁鐵(PSAFC)絮凝劑是新型復合無機高分子絮凝劑，其在工業(yè)用水的預處理，各類工業(yè)廢水的處理和生活污水、污泥的處理等方面有著廣闊的應用前景［1］。焦作市工業(yè)固體廢物赤泥、粉煤灰均含有一定的鋁、鐵和硅成分，但目前粉煤灰僅作為建筑材料使用，利用率在30%左右，赤泥尚未做工業(yè)應用。筆者研究了利用粉煤灰和赤泥制備新型復合絮凝劑PSAFC的工藝方法及其在廢水中的應用，這對于有效減少焦作市工業(yè)固廢的堆存量及實現(xiàn)絮凝劑的低成本工業(yè)化生產(chǎn)具有重要意義。

1 實驗部分

1．1 主要原料、儀器及分析測試方法

粉煤灰和赤泥分別取自焦作電廠的王掌河粉煤灰堆放場和焦作中州鋁廠的赤泥堆放場;粉煤灰和赤泥中w(Al2O3)分別為29．3%、12．68%， w(Fe2O3)分別為5．05%、11．3%，w(SiO2)分別為49%、18．47%［2］;自然風干，控制粒徑小于150 μm備用。鹽酸、無水碳酸鈉、氯化鈉，均為分析純試劑。

KSW－4D－11型馬弗爐，JB－3型定時恒溫磁力攪拌器，ZR4－6混凝實驗攪拌機，pHS－3C型酸度計，WGZ－200數(shù)字式濁度儀。

COD采用重鉻酸鉀法測定;SS采用重量法測定。

1．2 絮凝劑的制備工藝

絮凝劑的制備流程分為3個階段:焙燒、酸浸、過濾。首先將赤泥和粉煤灰按照一定比例混合后加入一定的無水碳酸鈉和氯化鈉，充分混合均勻后，一定溫度下在馬弗爐內(nèi)進行焙燒。將焙燒產(chǎn)物按一定的液固體積質(zhì)量比(簡稱液固比)加入鹽酸后，在帶有回流冷凝管的磨口錐形瓶中進行反應，錐形瓶放在定時恒溫磁力攪拌器下于100℃反應2 h。將反應后的物料進行過濾，濾液即為成品。濾液中鐵的含量測定方法見文獻［3］。

1．3 PSAFC處理皮革廢水的實驗

采用混凝實驗攪拌機在1 000 mL燒杯中進行實驗。取原水樣300 mL，加入絮凝劑并用蒸餾水稀釋到600 mL，啟動攪拌器，先快速(100 r/min)攪拌3 min，再慢速(30 r/min)攪拌7 min。從攪拌杯中提出槳葉，靜置30 min。用50 mL注射器從距液面3 cm處抽取上清液約300 mL，測其COD、pH、濁度、SS、水溫。

2 結(jié)果與討論

2．1 粉煤灰與赤泥配比的確定

其他條件不變改變粉煤灰和赤泥的質(zhì)量比，原料中鐵的浸出率測定結(jié)果見表1。由表1可知，當粉煤灰和赤泥的質(zhì)量比為1∶2時，鐵的浸出率達到最高值73．99%，因此確定粉煤灰和赤泥的最佳質(zhì)量比為1∶2。

表1 粉煤灰和赤泥的質(zhì)量比對鐵浸出率的影響

2．2 助劑和純堿用量

按照NaCl與粉煤灰的質(zhì)量比為0．2∶1在原料中加入NaCl［3］。根據(jù)粉煤灰的化學成分可大致確定粉煤灰與碳酸鈉的質(zhì)量比為1∶0．8［4－5］。

2．3 焙燒溫度的確定

其他條件不變，考察焙燒溫度(焙燒時間2 h)對鐵浸出率的影響，結(jié)果見表2。由表2可知，當焙燒溫度為850℃時，鐵浸出率可達到73．99%。因此，確定最佳焙燒溫度為850℃。

表2 焙燒溫度對鐵浸出率的影響

2．4 最佳液固比

其他條件不變，考察不同液固比對鐵浸出率的影響，選用質(zhì)量分數(shù)為30%的鹽酸，結(jié)果見表3。由表3可知，當液固比為5 mL/g時，鐵的浸出率較高，為73．99%，因此確定最佳液固比為5 mL/g。

表3 液固比對鐵浸出率的影響

2．5 絮凝劑處理皮革廢水的效果

原水COD值為2 391．4 mg/L。采用PSAFC進行皮革廢水的混凝實驗，考察絮凝劑加入量對COD、SS去除率的影響，結(jié)果見圖1。由圖1可知，當PSAFC的投加量為250 mg/L時，COD、SS去除率均達到最大值，COD的去除率為73．91%，SS的去除率為97．86%。因此，PSAFC的最佳投加量為250 mg/L。

圖1 PSAFC投加量對COD、SS去除率的影響

3 結(jié)論

以粉煤灰和赤泥制絮凝劑PSAFC的適宜條件: m(粉煤灰)∶m(赤泥)∶m(碳酸鈉)∶m(NaCl)= 1∶2∶0．8∶0．2，將物料攪拌均勻，在850℃焙燒2 h，然后按液固比為5 mL/g加入鹽酸在100℃下浸取2 h。上清液為橙黃色液體成品PSAFC，鐵的最大浸出率為73．99%。制得的PSAFC絮凝劑能有效去除皮革廢水中的COD和SS，COD、SS去除率分別為73．91%、97．86%，絮凝劑最佳投放量為250 mg/L。

［1］羅道成，劉俊峰．鋁廠赤泥制備無機高分子絮凝劑聚硅酸鐵及應用［J］．無機鹽工業(yè)，2005，37(6):52－54．

［2］尹國勛，余建萍．利用粉煤灰和赤泥制備新型無機復合絮凝劑的研究［J］．中國資源綜合利用，2007，25(4):18－20．

［3］胡弘鯤．聚合氯化鋁鐵的制備及其應用研究［D］．四川:四川大學，2002:29－30．

［4］俞尚清，潘志彥，錢小飛，等．聚硅酸氯化鋁鐵絮凝劑制備及絮凝效果的研究［J］．環(huán)境污染與防治，2004，26(2):121－123．

［5］余建萍．利用粉煤灰和赤泥制備復合絮凝劑的實驗研究［J］．中國資源綜合利用，2009，27(11):18－20．

Preparation and application of polysilicic aluminum ferric chloride flocculant

Zhao Li1，Zhang Qing2，Zhao Mingming1，Yin Guoxun1
(1．School of Resource＆Environmental Engineering，Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454003，China;
2．The Second Geological Team，Henan Bureau of Geoexploration and Mineral Development)

Polysilicic aluminum ferric chloride(PSAFC)was prepared by acid leach process and with industrial solid waste red mud，fly ash，and hydrochloric acid as raw materials．Technology conditions and the product's flocculating effects on the tannery wastewater were studied preliminarily．It was found that the optimal technology conditions were as follows: mass ratio of fly ash to red mud was 1∶2，roasting temperature was 850℃，and the volume/mass ratio was 5 mL/g．Maximum leaching ratio of Fe from red mud and fly ash was 73．9%under those optimal conditions．The optimal initial dosage of the product in tannery wastewater was 250 mg/L．COD and SS'maximum removal rates were 73．91%and 97．86%respectively and the wastewater had high transmittancy after treatment．

fly ash;red mud;PSAFC;flocculant

TQ314．253

A

1006－4990(2011)07－0054－02

河南省重點科技攻關項目(072102350023);河南理工大學青年基金項目(Q2009－42)。

2011－01－24

趙麗(1977— )，女，副教授，在讀博士，研究方向為環(huán)境工程與化學，已發(fā)表文章近20篇。

聯(lián)系方式:zhaoli@hpu．edu．cn