壳聚糖与稀土复合絮凝剂的研究.doc

文章编号：10088119 （2005）06004502稀土-聚合氯化铝复合絮凝剂的研究蒲维维1杨万政1王捷2（1. 中央民族大学 生命与环境科学学院， 北京 100081；2. 内蒙古宇航人高技术产业有限责任公司， 呼和浩特 010000）摘 要 对稀土-聚合氯化铝复合絮凝剂进行了初步研究,用稀土和聚合氯化铝进行复配。通过混凝实验,确定了混合稀土氯化镧与氯化铈的最佳配比，并研究了混合稀土与聚合氯化铝复配絮凝剂的絮凝情况。实验结果表明，混合稀土与聚合氯化铝的复配物的絮凝效果比仅使用混合稀土作为絮凝剂的絮凝效果要好。关键词 稀土，聚合氯化铝，混凝实验，复配Study on the RE - Polyaluminium Chloride Composite FlocculationPu WeiWei1 Yang Wanzheng1 Wang Jie 2(1. The Central University For Nationalities School of Life and Enviroment Science,Beijing 1000812. Inner Mongolia Yuhangren High-Tech Industry Co., Ltd. Hohhot 010000)Abstract In this article, we have done some initial research in using RE-polyaluminium chloride as water treatment drugs. The optimal amount of LaCL3 and CeCL3, the flocculation condition of the RE and polyaluminium chloride have been determined through the flocculation test. In the blending research, the RE composite has been proved to have better flocculation result.Key word Rare earth, Polyaluminium , Chloride, Flocculation ,Blend1 引 言絮凝过程是现代城市给水和工业废水处理工艺的关键环节之一,它既可除去原水的浊度和色度等感官指标,又可除去各种有毒有害的污染物。絮凝剂是应用最广泛的三种水处理剂之一,是重要的环境保护材料,在解决水资源短缺和水污染治理等领域发挥着重要作用1。工业用水的原水和排放的废水水体中，存在着各种悬浮杂质和呈溶胶状态的颗粒，由于布朗运动和静电排斥力的作用而呈现相对沉降稳定性和聚合稳定性。为了满足用水水质和环境排放的要求，须向水中投加某种物质以破坏这种溶胶的稳定性，使水中胶体和悬浮物颗粒絮凝成较大的絮凝体，从水中分出。这种能使水溶液中的溶质、胶体或者悬浮物颗粒产生絮状物沉淀的物质称为絮凝剂。絮凝技术是一种处理效率高、经济、简便的处理技术。絮凝剂的选择是关键，按化学成分，絮凝剂又分为无机、有机和微生物三类；按分子量大小，又可分为高分子量和低分子量絮凝剂；根据官能团的性质，还可分为阳离子型、阴离子型及非离子型絮凝剂等。当前，絮凝剂正趋于向高效能、低毒、无公害、多功能、复合化的绿色产业方向发展。聚合氯化铝是一种配位化合物型的无机高分子化合物，用作水处理过程的絮凝剂，有形成絮体的速度较快，絮体颗粒较大和适应水质范围较宽等优点2。按照可持续发展战略的要求，以推动我国水处理药剂的发展，结合我国丰富的稀土资源的优势和生态环境保护的要求，对稀土与聚合氯化铝的复配絮凝剂进行了研究。目前，有关稀土复合絮凝剂的报道较少，几年来，我们已对稀土-有机物、稀土-无机物复合絮凝剂进行了研究，取得了很好的效果。2研究部分2.1主要仪器及原料主要仪器：JB90型强力电动搅拌机、磁力搅拌器、LP2000型浊度仪（葡萄牙汉纳公司）、智能型数字转速表、可调定量加液器（上海玻璃仪器厂）。原料及试剂：三氯化镧（包头稀土研究院）、三氯化铈（包头稀土研究院）、高岭土（北京产）、聚合氯化铝。2.2水样的配制每1L水中加入0.25g高岭土，快速搅拌、混合均匀后，再慢速搅拌15分钟，然后静置沉降15分钟，取上部清液作为实验水样。2.3 稀土与聚合氯化铝复合絮凝剂的制备 将混合稀土与聚合氯化铝按设计的质量比例混合，在常温下搅拌24小时，使其充分复配。再将其转移至容量瓶中，配成10g/L的溶液。2.4 混凝实验方法3 将配置好的高岭土悬浮液水样在六连电动搅拌器上进行混凝实验，每次用水量为400mL，用可调定量加液器加入一定量的絮凝剂溶液，200转/分快速搅拌1分钟后，改为慢速搅拌15分钟，然后静置沉降15分钟，在距烧杯底4cm的上部清液中取样进行浊度测定。3 研究结果与讨论3.1 不同比例混合稀土的絮凝效果 将三氯化镧与三氯化铈分别按质量比为1:9、2:8、3:7、4:6，配成浓度为10g/L的混合稀土溶液，按照2.0mL、4.0mL、6.0 mL、8.0mL、10.0 mL的量分别加入水样中进行混凝实验，所得结果见表1。表1 不同比例的三氯化镧与三氯化铈混合稀土的絮凝效果投加量(mL)2.04.06.08.010.0 去 1:992.7596.9596.7695.6895.66 浊 2:895.9796.2696.1995.4695.34 率 3:794.9997.5997.4596.9696.24 (%) 4:695.4296.7496.5996.4196.18图1 不同比例混合稀土絮凝效果从图1可以看出，当投加量为4mL时，絮凝效果最好，但随着投加量的增加，絮凝效果有下降的趋势。这是因为稀土絮凝剂主要通过电中和作用使水中胶体离子沉降，由于稀土金属离子的电荷较高，可迅速通过絮凝沉淀去除水中带负电荷的悬浮物和胶体物质。但若投加量过大，反而会使胶体带上正电荷，使胶体出现再稳现象，去浊率也随之下降。当三氯化镧与三氯化铈按质量比为3:7的比例混合时，能产生较好的絮凝效果，因此选用这个比例的混合稀土进行实验。3.2 混合稀土（LaCL3（30%）CeCL3（70%）和聚合氯化铝复配物的絮凝效果 将聚合氯化铝按照2.0mL、4.0mL、6.0mL、8.0mL、10.0mL的量分别加入水样中进行混凝实验，所得结果见表2：表2 聚合氯化铝的絮凝效果 投加量（mL）2.04.06.08.010.0去浊率（）93.3895.4595.8996.3396.13图2 聚合氯化铝的去浊率图 将混合稀土和聚合氯化铝的复配物按照2.0mL、4.0 mL、6.0 mL、8.0mL、10.0mL的量分别加入水样中进行混凝实验，实验结果见表3：表3 混合稀土与聚合氯化铝复配物的絮凝效果投加量（mL）2.04.06.08.010.0去浊率（%）95.8599.1299.5799.6799.82图3 混合稀土与聚合氯化铝复配物的絮凝效果图从絮凝机理可知，混合稀土主要是起到压缩双电层作用和吸附电中和作用，而聚合氯化铝则可以起到吸附脱稳和沉淀物网捕作用，将混合稀土与聚合氯化铝复配就是为了达到使它们发生协同增效的目的，提高絮凝效果。在混凝实验过程中，絮体形成的速度较快，絮体密实，颗粒较大，有利于去浊率的提高。混合稀土与聚合氯化铝复配物的絮凝效果比仅使用混合稀土时的絮凝效果要好。4 结 论 稀土-聚合铝复合絮凝剂对悬浮物有较好的去除效果，而且絮体形成的速度较快，絮体密实，颗粒较大，是一种优良的絮凝剂。 稀土-聚合铝复合絮凝剂的絮凝效果优于单纯使用稀土絮凝剂或聚合铝絮凝剂。这可能由于稀土和聚合铝发生了协同作用，因而提高了絮凝效果。由此可以节省水处理成本。 絮凝剂是生活用水与废水处理中一种不可缺少的化学药剂。在为城镇居民提供安全卫生的生活用水和废水处理中起着重要作用。本实验采用聚合铝与稀土配合使用，不仅降低水处理费用，而且明显提高处理效果。随着环境污染治理力度的