聚合硅鋁鐵混凝劑的制備及其特性

    在國(guó)內(nèi)外給水及廢水處理中,鋁鹽是技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的無(wú)機(jī)混凝劑.然而,隨著對(duì)水質(zhì)要求的越來(lái)越高,需要在新制備工藝條件下開發(fā)研制出高效、價(jià)廉、低毒或無(wú)毒的新型無(wú)機(jī)高分子混凝劑,聚硅酸鋁鐵混凝劑正是應(yīng)這一要求而產(chǎn)生的一種混凝劑.聚合硅酸鋁鐵(PAFSC)保留了鋁鐵各自均聚物的優(yōu)點(diǎn),克服了聚合氯化鋁(PAC)處理水樣中殘余鋁含量較高和聚合氯化鐵(PFC)絮凝劑穩(wěn)定性較差的缺點(diǎn).與PAC相比,聚硅酸鋁鐵(PAFSC)具有較低的殘余鋁含量,較好的除濁效果和脫色效果以及較好的除油和除COD效果.本文制備了一系列穩(wěn)定的PAFSC,考察了穩(wěn)定性、電動(dòng)特性,并對(duì)混凝效果進(jìn)行了研究,結(jié)果表明PAFSC具有很好的穩(wěn)定性和較好的混凝效果.

    針對(duì)武漢市蓮花湖湖水,采用聚合硅酸鋁鐵(PAFSC)和聚合氯化鋁(PAC)進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn),比較了兩種混凝劑的混凝效果及原水處理前后藻類群落變化.主要結(jié)論如下:(1)無(wú)論在低投加量還是在高投加量時(shí),PAFSC的除藻、除濁效果均明顯優(yōu)于PAC.聚合硅酸鋁鐵與聚合氯化鋁投加量增加時(shí),兩種混凝劑對(duì)原水Chl-a和濁度的去除率均呈現(xiàn)先迅速上升再趨于平緩的過(guò)程;(2)PAFSC在去除藻類細(xì)胞、濁度方面均優(yōu)于PAC;(3)PAFSC混凝處理微囊藻為主體的水華原水時(shí),其效果比PAC更好.文章研究后表明:PAFSC是一種新型高效混凝劑,其混凝效果明顯優(yōu)干PAC,當(dāng)水體以微型藻為主時(shí),可使用PAFSC替代PAC,能提高混凝效果.

焦化廢水的效果

    焦化廢水組成復(fù)雜,污染嚴(yán)重,作者利用新型高分子絮凝劑聚合硅酸鋁鐵對(duì)其進(jìn)行處理,得到了很好的效果,討論了影響絮凝效果的因素,并和常用的絮凝劑聚合硫酸鐵進(jìn)行了對(duì)比.

垃圾滲瀝液的處理研究

    采用一種新型高效的無(wú)機(jī)高分子混凝劑--聚硅酸鐵鋁(PSAF)用于垃圾滲瀝液亞濾裝置的預(yù)處理.結(jié)果表明,在PSAF的投加量為150 mg/L,pH為5.0和沉降時(shí)間為60 min的條件下,混凝效果最佳,濁度去除率可達(dá)92%左右,色度去除率可達(dá)91%左右,CODCr去除率可達(dá)70%左右.同時(shí)探討了該混凝劑處理垃圾滲瀝液的反應(yīng)機(jī)理.

造紙中段廢水處理

    用鋁礦燒渣和硫鐵礦燒渣制備聚硅鋁鐵(PSAF)絮凝劑,研究了PSAF的Zeta電位隨pH值的變化.用PSAF處理造紙中段廢水,廢水的色度和CODCr去除率分別可達(dá)94.5%和79%.在相同用量下,PSAF對(duì)廢水的處理效果優(yōu)于市售聚合硫酸鐵(PFS).

去除富營(yíng)養(yǎng)化藻類研究

    混凝沉淀法是目前應(yīng)用最廣泛的水處理方法之一?；炷寰哂懈咝А⒘畠r(jià)、易操作等優(yōu)點(diǎn)。

    聚合硅酸鋁鐵以蓮花湖湖水為研究對(duì)象，通過(guò)燒杯實(shí)驗(yàn)考察了產(chǎn)品的混凝性能，包括除濁、脫色以及葉綠素a 去除效果等，在上述研究過(guò)程中討論了堿化度（B）、Si/Al/Fe 摩爾比等因素對(duì)PAFSC 各方面的影響。為了更好的了解PAFSC 除藻性能，本文還研究了PAFSC投加前后水樣藻類群落結(jié)構(gòu)的變化。

   主要研究結(jié)果如下：  

    ①聚硅酸和鐵的加入對(duì)PAFSC 聚集體的結(jié)構(gòu)形和鋁鐵的形態(tài)分布都有一定的影響，其影響程度取決于Si/Al/Fe 摩爾比和堿化度（B）。與常用的混凝劑聚合氯化鋁PAC 相比，PAFSC 具有更好的除濁、脫色和葉綠素a 去除效率，且具有更寬的pH值適應(yīng)范圍，具有更低的殘留鋁含量。

　　 PAFSC ②混凝除藻的優(yōu)化工藝為：選用Si/Al/Fe 摩爾比為2/10/4，B=2.0的PAFSC投加至蓮花湖水華原水中，投量為10mg/L?？焖伲?00r/min）攪拌2min，然后轉(zhuǎn)為慢速（50r/min）攪拌20min，然后靜置沉淀20min。水樣濁度去除率達(dá)95.6%以上、色度去除率達(dá)93.0%以上、葉綠素a 去除率達(dá)92.0%以上。

　?、凵徎êw富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，每年5～8月份，湖泊中的藻類迅速繁殖，藻含量較高。蓮花湖中浮游植物優(yōu)勢(shì)種為藍(lán)藻門的銅綠微囊藻、不定微囊藻，裸藻門的尾裸藻；浮游植物以微型藻為主，藻類平均直徑為10～100μm。以PAC和PAFSC 分別進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)，分析混凝前后水樣中藻類群落的變化，得出結(jié)論：混凝處理以微型藻類為主體的水華原水時(shí)，PAC的效果明顯不及PAFSC。

　　基于上述研究結(jié)果，認(rèn)為PAFSC混凝除藻的機(jī)理為：PAFSC 投入水體后，其最佳混凝形態(tài)及其聚集體在一定時(shí)間內(nèi)具有穩(wěn)定性而保持其原有形態(tài)，并很快吸附在藻細(xì)胞表面，以其較高的電荷及較高的分子量發(fā)揮電中和及吸附架橋、網(wǎng)捕卷掃作用。