工业含铝废水的处理和利用

1、摘 要 本文针对工业含铝废水的处理与利用进行了大量的实验研究。实验中检测了工厂所排废水的基本性质，包括废水处理前后的铝离子含量和PH值等，主要运用化学沉淀法，经过中和、沉淀、过滤等操作使废水中的铝离子以氢氧化铝沉淀的方式脱离，然后将沉淀进行处理得到高纯度硫酸铝，使废水PH在69达到国家排放标准。该方法的实验原理主要是利用铝为两性金属，在不同的PH值的环境中得到的物质的存在方式不同，通过调节PH值，对其进行沉降、过滤而从滤液中分离。滤液经过测定各项指标，确定符合国家标准直接排放。分离后的固体经过酸处理制成硫酸铝。本实验通过平行实验测出沉淀时的最佳PH值和反应时间等条件，同时对于不同种类的碱性试剂

2、与废水反应所得到的实验结果进行分析，讨论其优缺点和得到沉淀的最好方式。本实验中采用的化学沉淀法具有操作简便，成本低廉，所得产品纯度高的特点。关键字：铝离子，化学沉淀，PH值，两性Abstract In this thesis, a lot of experiments were carried out to solve the problem of industrial aluminized wastewater treatment and utilization. At present, a lot of the catalyst used in industry is precious m

3、etal catalyst which aluminum oxide is as its carrier. Therefore, waste water discharge contains a lot of aluminum ion. If the alumina contained waste water discharges directly, it can cause certain environmental pollution as well as a serious waste of the aluminum resources. So, the treatments of in

4、dustrial aluminum-containing waste water are of great significance in improving our environment pollution as well as promoting sustainable industrial development.Basic properties of the plant effluent were tested in this experiment, including aluminum ion content and PH value before and after the wa

5、ste water treatment, and chemical precipitation was mainly used, through sedimentation, filtration and other operations to make aluminum hydroxide in the wastewater precipitated out in this way, and then precipitation was processed to high-purity aluminum sulfate, and the PH of wastewater was 6-9 wh

6、ich reached the national emission standards.In this method, attention should be paid to that in the environment different PH value, the material exist in different ways because aluminum is amphoteric metal.By adjusting the PH, using parallel experiment to measure the best PH value, the reaction time

7、 and some other conditions when precipitation appeared, thus high purity alumina was obtained. At the same time, the experimental results which obtained from the reactions of different kinds of alkaline reagents and wastewater were analyzed, and its advantages and disadvantages as well as the best w

8、ay to get precipitation were discussed. This chemical precipitation in the experiment is easy to operate and costs low. Moreover, its products are of high purity. Key word: aluminum ion, chemical precipitation, PH value, amphoteric目录1. 文献综述71.1 工业废水的种类71.2 工业废水的处理方法81.2.1 国内外污水处理流程81.2.2 工业废水的处理方法81

9、.3 含铝废水的处理方案141.3.1 含铝废水合成铵明矾141.3.2 含铝废水制备超细氧化铝151.3.3 水处理剂聚合氯化铝的制备新研究161.3.5利用铝制品漂洗废水制备碱式氯化铝192. 实验部分212.1 实验试剂212.2 实验仪器222.2 废水水样的测定232.2.1 水样PH的测定232.2.3 废水主要指标292.3 实验过程292.3.1 化学沉淀法292.3.2 硫酸铝的制备312.4 其他方法制得硫酸铝332.4.1 用碳酸钠代替氢氧化钠332.4.2 用氨水代替氢氧化钠342.4.3 用磷酸钠代替氢氧化钠353 结果与讨论373.1 铝标准曲线的绘制373.2 试

10、剂量的控制383.3 废水初浓度的控制影响394 结论40参考文献42致谢44 工业含铝废水的处理和利用前言 目前，我国化工产业的发展势头十分迅猛，随之带来的不仅仅是国家经济的进一步发展，化工厂排放的工业“三废”所造成的严重污染，也成为国民政府重点关注的问题所在。 随着改革开放步伐的日益加速，我国的城市化也进入了快速发展的时期，城镇人口数持续增长，但我国却是个水资源短缺，水灾频繁的国家，人均占水量在世界排名第110位，是联合国认定的十三个贫水国家之一。但就是这样的状况，我国仍旧在每年约有1/3 的工业废水未经处理就直接排入水域，符合国家一级和二级水质标准的河流仅占32.2%。由此可见，废水的处

11、理与再利用是经济发展和水资源保护的主要组成部分。现如今，英国、德国、芬兰、荷兰等欧洲国家均已投资对因工业革命和经济发展带来的水污染进行治理。 目前，我国工业采用的催化剂都是以氧化铝作为载体的重金属催化剂，在溶解催化剂中贵金属的同时，也将铝溶解在酸液中，以至残液具有很强的酸性，并含有大量的铝离子。同时，随着近代工业高速发展，铝型材在工业生产、建筑及民用材料中应用愈来愈广泛，由于铝型材加工业是近年发展起来的新兴工业，产生的酸洗废水多数工厂都未经处理而排放。虽然废水排放标准中对铝浓度没有限制，但在很多工业废水中，铝仍以污染物的形式存在，如果不加处理，会导致环境的污染，铝资源的浪费甚至对人类的健康造成

12、危害。近代医学表明过量的摄取铝会引起老年痴呆，肾衰竭，骨质疏松症，尿毒症等疾病。因此，含铝废水资源化的研究是十分紧迫的任务。 国内外的学者对于含铝废水的处理做了大量的研究。目前主要使用的方法分为三类：第一类是化学法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体公沉淀法、化学还原法、电化学还原法等，它的缺点是可能会造成二次污染；第二类是物理化学法，它是在不改变废水中物质的化学形态下进行吸附、浓缩、分离等操作，包括混凝、气浮、吸附、膜分离等；第三类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法，其中包括生物絮凝、生物化学法和植物生态修复等，它具有效果好，投资少，不产生二次污染的特点

13、。 本文主要研究化学法中的化学沉淀法，经过中和、沉淀、过滤等操作使废水中的铝离子以氢氧化铝沉淀的方式脱离，然后将沉淀进行处理得到高纯度硫酸铝，使废水PH在69达到国家排放标准。该方法中应注意由于铝为两性金属，在不同的PH值的环境中得到的物质的存在方式不同，通过调节PH值，用平行实验测出沉淀时的最佳PH值和反应时间等条件，从而得到高纯度的硫酸铝。 随着我国石油、化工、环保等工业的发展.，金属催化剂的用量不断，随之排放的含铝废水也在逐步增加。含铝废水若直接排放不仅会造成一定的环境污染还伴有着严重的铝资源浪费。所以，处理工业含铝废水对于改善我国的环境污染和促进化工业可持续发展有着重大的意义。1. 文

14、献综述1.1 工业废水的种类1 工业废水的定义：工业企业的各行各业在生产过程中排出的废水，均称为工业废水。包括生产污水（被污染的工业废水）、生产废水（生产过程中排出的未受污染或受轻微污染以及水温稍有升高的排水如冷却水、热排水等）和生活污水3种。2 工业废水的分类：1) 按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类，含无机污染物为主的为无机废水，这类废水主要含有重金属盐类如Pb2+、Cd2+、Cr6+、Fe2+、Hg2+或高浓度阴离子如F-、AsO43-、CN-、Cl-、SO42-等，一般采用物理、化学如化学沉淀、沉降等工艺处理；含有机污染物为主的为有机废水，包括可降解和不可降解两类，对于可生物降解

15、的有机废水可以考虑采用生物处理工艺。例如电镀废水和矿物加工过程的废水，是无机废水；食品或石油加工过程的废水，是有机废水。2) 按照行业的产品加工对象分类。如冶金废水、造纸废水、炼焦废水、金属酸洗废水、纺织印染废水、制革废水、农药废水、化纤废水等等。3) 第三种是按废水中所含污染物的主要成分分类，如酸性废水、碱性废水、含氰废水、含铬废水、含镉废水、含汞废水、含酚废水、含醛废水、含油废水、含硫废水、含有机磷废水和放射性废水等。这种分类方法的优点是突出了废水中主要污染物成分，可针对性地考虑处理方法或进行回收利用1.2 工业废水的处理方法 1.2.1 国内外污水处理流程 现代污水处理技术，按处理程度划

16、分，可分为一级、二级和三级处理。 一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD 一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。 二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD 物质)，去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。 三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂率法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗分析法等。 1.2.2 工业废水的处理方法1、 化学法 化学法主要包快化学沉淀法和电解法。

17、1 化学沉淀法 化学沉淀法的原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物，通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法。1) 中和沉淀法 在含重金属的废水中加入碱进行中和反应，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离。中和沉淀法操作简单，是常用的处理废水方法。实践证明在操作中需要注意以下几点：(1) 中和沉淀后，废水中若pH值高，需要中和处理后才可排放；(2)废水中常常有多种重金属共存，当废水中含有zn、Pb、sn、Al等两性金属时，pH值偏高，可能有再溶解倾向，因此要严格控制pH值， 实行分段沉淀；(3) 废水中有些阴离

18、子如：卤素、氰根、腐植质等有可能与重金属形成络合物， 因此要在中和之前需经过预处理；(4)有些颗粒小，不易沉淀，则需加入絮凝剂辅助沉淀生成。2) 硫化物沉淀法 该方法是通过向废水中投加硫化剂, 使金属离子与硫化物反应, 生成难溶的金属硫化物沉淀从而得以分离的方法。硫化剂可采用硫化钠、硫化氢或硫化亚铁等。此法的优点是生成的金属硫化物的溶解度比金属氢氧化物的溶解度小, 处理效果比氢氧化物沉淀更好, 而且残渣量少,含水率低, 而且反应的pH值在79之间，处理后的废水一般不用中和，便于回收有用金属。缺点是硫化物价格高，硫化物沉淀物颗粒小，易形成胶体；硫化物沉淀剂本身在水中残留，遇酸生成硫化氢气体，产生

19、二次污染。为了防止二次污染问题，英国学者研究出了改进的硫化物沉淀法，即在需处理的废水中有选择性的加入硫化物离子和另一重金属离子(该重金属的硫化物离子平衡浓度比需要除去的重金属污染物质的硫化物的平衡浓度高)。由于加进去的重金属的硫化物比废水中的重金属的硫化物更易溶解，这样废水中原有的重金属离子就比添加进去的重金属离子先分离出来， 同时防止有害气体硫化氢生成和硫化物离子残留问题。3) 铁氧体法 铁氧体是由铁离子、氧离子以及其它金属离子所组成的氧化物, 是一种具有铁磁性的半导体。铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理发展起来的，利用铁氧体反应, 把废水中的二价或三价金属离子,充填到铁氧体尖晶石的晶格中去,

20、 从而得到沉淀分离的方法。在含Cr废水中加入过量的FeSO4 ，使Cr6+ 还原成Cr3+ ，Fe2+氧化成Fe3+ ，调节pH值至8左右，使Fe离子13Cr离子产生氢氧化物沉淀。通入空气搅拌并加入氢氧化物不断反应，形成铬铁氧体。铁氧体法形成的污泥化学稳定性高，易于固液分离和脱水。铁氧体法除能处理含Cr废水外，特别适用于含重金属离子的电镀混合废水 。铁氧体法具有设备简单、投资少、操作简便、不产生二次污染等优点。但在形成铁氧体过程中需要加热(约70。C)，能耗较高，处理后盐度高，而且有不能处理含Hg和络合物废水的缺点。 2.电解法 电解法是利用金属的电化学性质，金属离子在电解时能够从相对高浓度的

21、溶液中分离出来，然后加以利用。按照阳极类型不同, 将电解法分为电解沉淀法和回收重金属电解法两类。电解法主要用于电镀废水的处理，具有去除率高、无二次污染、设备简单、占地小、操作管理方便、而且可以回收有价金属所沉淀的重金属可回收利用等优点。大约有3O多种废水溶液中的金属离子可进行电沉积。电解法是一种比较成熟的处理技术，能减少污泥的生成量，且能回收Cu、Ag、Cd等金属，已应用于废水的治理。这种方法的缺点是水中的重金属离子浓度不能降得很低、电耗大、出水水质差、废水处理量小。所以，电解法不适于处理较低浓度的含重金属离子的废水。近年来， 电解法迅速发展，并对铁屑内电解进行了深入研究，利用铁屑内电解原理研

22、制的动态废水处理装置对重金属离子有很好的去除效果。2、 物理化学法1 离子交换法 离子交换法是利用离于交换剂的交换基团, 与废水中的金属离子进行交换反应, 将金属离子置换到交换剂上予以除去的方法。推动离子交换的动力是离子间浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力，多数情况下离子是先被吸附，再被交换，离子交换剂具有吸附、交换双重作用。用离子交换法处理重金属废水, 如Cu2+ 、Zn2+ 、Cd2+ 等, 可以采用阳离子交换树脂; 而以阴离子形式存在的金属离子络合物或酸根(HgCl2- 、Cr2 O72 -等) , 则需用阴离子交换树脂予以除去。几年来，国内外学者就离子交换剂的研制开发展开了大量的

23、研究工作 ，应用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石、膨润土。2 膜分离技术 膜分离法包括反渗透法、电渗析法、扩散渗折法、液膜法和超滤法等。膜分离技术是利用一种特殊的半透膜，在外界压力的作用下，不改变溶液中化学形态的基础上，将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法，由于膜过滤技术具有分离效率高、节能、设备简单、操作方便等优点，使其在废水处理领域有很大的发展潜力。但由于工业废水往往含有酸、碱、油等物质，处理条件比较苛刻，因此，处理废水使用的膜必须具有较好的材料性能，从而在苛刻的条件下保持良好的分离性能和较长的使用寿命。从这方面来看，开发抗污染等性能优良的过滤膜具有重要的战略意义。3 吸附法 该方法是利用吸附

24、剂表面活性对重金属的吸引将废水中的重金属离子除去的方法。吸附剂种类很多，常用的有活性炭，活性炭可以同时吸附多种重金属离子，吸附容量大。但活性炭价格贵，使用寿命短，需再生，操作费用高。吸附法由于占地面积小、工艺简单、操作方便、无二次污染, 特别适用于处理含低浓度金属离子的废水。3、 生物化学法1 生物絮凝法 生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法 。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外、具有絮凝活性的代谢物，一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白和聚氨基酸等高分子物质构成，分子中含有多种官能团，能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。由于多数微生物具有一定线性结

25、构，有的表面具有较高电荷或较强的亲水性，能与颗粒通过各种作用相结合，起到很好的絮凝效果。目前开发出具有絮凝作用的微生物有细菌、霉菌、放线菌、酵母菌和藻类等共l7种。其中对重金属有絮凝作用的有l2种。王国惠 从活性污泥中筛选到一株产絮凝剂的菌株WJ2100。该菌株产絮凝剂的适宜pH为6.5，对Na+、K+、Ca2+和Fe3+ 均有较好的促絮凝作用，Ca2+ 尤为显著。康建雄等进行了生物絮凝剂Pullulan絮凝水中Pb2+的试验，探讨了Pullulan与电解质A1Cl3+的复合比、絮凝溶液pH值以及初始Pb2+浓度对絮凝效果的影响。结果表明，在PullMan与A1C13+用量比为4：11、溶液p

26、H值为657、Pb2+初始浓度为10、25、60和100 mgL时，分别投加8、25、40、80 mgL的Pullulan，对Pb2+的去除率可达最高，分别为7386 、7630 、7707 和8119 。6次重复性试验表明，PullMan的絮凝效果具有较高的稳定性。生物絮凝法具有无机絮凝剂和合成有机絮凝法无法比拟的优点，处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好，虽然当前也存在着生产成本较高、活体絮凝剂保存困难、难以进行工业化生产的难题，大部分生物絮凝剂还处于探索研究阶段，但微生物可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株。因此微生物絮凝法具有广阔的发展前景。2 植物修复法 植物

27、修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金属含量， 以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法，它是生物技术处理企业废水的一种延伸。利用植物处理重金属，主要有三部分组成：(1) 利用金属积累植物或超积累植物从废水中吸取、沉淀或富集有毒金属(2) 利用金属积累植物或超积累植物降低有毒金属活性，从而可减少重金属被淋滤到地下或通过空气载体扩散(3) 利用金属积累植物或超积累植物将土壤中或水中的重金属萃取出来，富集并输送到植物根部可收割部分和植物地上枝条部分。通过收获或移去已积累和富集了重金属植物的枝条，降低土壤或水体中的重金属

28、浓度。 在植物修复技术中能利用的植物有藻类植物、草本植物、木本植物等。植物修复法与其他的方法相比具有技术和经济上的双重优势，实施较简便、成本较低 和对环境扰动少。种植植物不仅可以净化和美化环境，而且在清除土壤中重金属污染物的同时，可以从富含金属的植物残体中回收贵重金属，取得直接的经济效益。缺点是治理效率较低，不能治理重污染土壤。1.3 含铝废水的处理方案 1.3.1 含铝废水合成铵明矾1 实验过程 从某工厂铝型材车间取得实际酸洗废水样，分析得知：AI3+含量为20.95 g/L；H+为4.09 mol/L；SO42-为423.77 g/L。 取废水样100 mL，逐滴加入0.7 mol/L 的

29、(NH4)2SO4溶液，直到不再出现沉淀为止，此时恰好需(NH4)2SO4溶液100 mL；然后过滤反应液，干燥滤渣、称重，得31.05 g铵明矾NH4Al(SO4)2。对过滤后的上清液分析得出：AI3+ 含量为1.81 g/L；SO42-含量为172.03 L。由此可算出铝的回收率为91.36 。 将过滤后的上清液加热煮沸15 min，然后置于容器中，在60C的温度下加入N H3，将溶液的pH值调至910，使其进行反应；待反应完毕后，蒸发溶液，至结晶析出为止；结晶物为硫酸铵(NH4)2SO4，冷却、干燥后，重量为23.76 g，产品纯度为99.7。因此，在合成铵明矾的过程中，实际上只消耗了N

30、H3。2 铵明矾纯度分析 铵明矾的分子式为NH4Al(SO4)2，称取制得的铵明矾2.0357 g溶于适量的水中。分别测得各物质含量Al3+ 0.2306 g；SO42-1.6282 g；NH4+O.1544 g Al3+/SO42-=0.2306/1.6282=27/96×2 Al3+/NH4+ =0.2306/O.1544=27/18 分子组成比NH4+ ：Al3+：SO42-=1：1：2， 所以，铵明矾的纯度为：（0.2306+1.6282+0.1544)/2.0357×100%=98.89% 1.3.2 含铝废水制备超细氧化铝1 实验方法和结果 SiO2的溶解度与p

31、H值的关系，如表1所示。由表1可知，SiO2的溶解度在pH<8基本保持不变，而且溶解度很小，所以先调整pH值后，采用活性炭过滤便可将大部分硅除去，而保留在溶液中的那部分硅不随pH值升高而析出。废水中的铝、镁离子，根据溶度积规则和分步沉淀理论，以NaOH作为沉淀剂，控制pH值，使其中的铝、镁离子分别以氢氧化铝和氢氧化镁凝胶的形式分离出来并干燥。 处理后的废水用分光光度计检测，铝含量，镁含量均达到了相关处理水水质标准。 将实验所得Al(OH)3 在不同干燥时间、不同焙烧温度下制成氧化铝粉末，比较不同条件下制得的氧化铝样品，通过粒径及红外光谱的测定与分析，确定制备超细氧化铝最适宜的工艺条件为：

32、干燥时间：1525 h，焙烧温度：1150 ；焙烧时间：7 h，所得氧化铝的样品粒径为：227309 nm。 表1.1 SiO2的溶解度与PH值的关系溶解度/（mol·L-1） 2.5 2.6 2.55 2.5 2.55 2.6 3.1 4.8 8.0 PH值 2.0 2.7 4.00 6.0 7.00 8.0 8.6 9.0 10.02 结果分析与讨论 样品经不同干燥时间后，在不同的焙烧温度下焙烧5 h所得样品在偏光显微镜下观察。结果得到，干燥10 h的样品整体情况要比干燥5 h样品的整体情况好，可见干燥时间的长短对颗粒的粒径大小有影响。另外，焙烧温度不同，所得样品结果也不同，温度

33、越高效果也越好，焙烧温度为1150 时效果最佳，在这一温度下所得样品的粒径较小，分布均匀。 1.3.3 水处理剂聚合氯化铝的制备新研究1.实验过程 首先对水样进行预处理，因为实验所用的汗硝基苯、硝基苯按等有机物的酸性染料废水，具有较高的COD和色度，所以采用分批投加粉状活性炭进行脱色处理。然后用铝灰和含酸废水制取聚合氯化铝絮凝剂。将干燥的铝灰放置于烧瓶中，加入用以浓度不用配比的废水液，加热搅拌4 h左右，温度控制在8085 。反应结束后，用碱液将PH调到3.55之间，再熟化816h后得上层液体即使产品。分析产品的性能和絮凝效果。2. 结果与讨论 表3为废水经分批投加活性炭处理前后的各项指标。原

34、废水中含量略大于H+含量，说明Cl-存在形式处理HCl以外还以其他氯化物的形式存在。 表4是铝灰中铝含量的测定结果。 表1.2 各项指标 指标 原废液 处理后废液原水COD（mg/L） 11065 369H+浓度（mol/L） 5.92 6.22Cl-浓度（mol/L） 6.56 6.61HCl含量（%） 20.91 21.62废水色泽 较深 淡 表1.3 铝灰中铝含量的测定结果 实验号 1 2 3 平均值Al3+含量（%） 79.60 79.38 79.87 79.62 通过实验了解加酸多则溶铝效果较佳，同时调节水量应适中。产品的PH在3.55之间，絮凝效果最好。当PH值过高是，虽然提供架桥

35、的羟基增多，但同时会使白色的Al(OH)3生成而使产品不稳定，导致浮水效果降低。随着熟化时间增加，盐基度、PH值的变化不大，但氧化铝的含量会随之变大。当熟化时间24 h以后，这些指标趋于稳定，基本不变。经多次试验，发现投料的顺序也对聚合铝的有关性能有影响。后加铝灰，聚合铝有关性能都有下降，尤以盐基度下降最多。从反映效果和减少盐酸挥发损失，还是以限价铝灰后低价盐酸为好。 此法具有工艺简单、流程短、无二次污染等特点，达到了化害为利，变废为宝，综合利用的目的。 1.3.4 废催化剂回收三氧化二铝1 实验方法1) 偏铝酸钠的制备：将废催化剂压碎过筛100目后，称取其重量，然后按比例加入固体碳酸钠，混合

36、均匀，在马福炉中加热至800左右焙烧3个小时，冷却至室温。过滤后的滤液为偏铝酸钠溶液。浸取后的废渣中富含金属镍，可回收利用。2) 制备氢氧化铝：偏铝酸钠可在酸性溶液作用下，和二氧化碳反应，分解沉淀析出氢氧化铝。2NaAlO2 + CO2 + 3H20 = 2Al(OH)3 + Na2CO3 ，在抽滤后的滤液中通入适量的CO2并控制PH值，可以看到有明显的浑浊现象，抽滤后滤饼即为氢氧化铝；绿叶里含有大量的碳酸钠，可以加微热蒸发其中的水分，得到的固体为碳酸钠。3) 制备氧化铝：氧化铝的制备后，将其洗净，在干燥箱内105 以下烘干。然后放入马福炉中在500 左右加热焙烧，即可得到活性氧化铝产品。2.

37、 结果与讨论1) 浸取时间对氧化铝回收率的影响：当浸取时间为2小时，浸取率达到78.6%,随着时间的增加，浸取率的增加并不明显。浸取时间去2 h为最佳。2) 浸取时间对碳酸钠回收率的影响：Al(OH)3过滤后的滤液中含有大量的碳酸钠。同多加热蒸发得到固体碳酸钠，在2 h是浸取率达到67.6%，随着时间的增加变化并不明显。3) 碳化过程的影响因素：控制CO2流量及浓度，可生成小晶粒拟薄水铝石。终点PH对生成物晶型诶呦较大影响。当PH>10.50，生成物以三水氧化铝或三水氧化铝和拟薄水铝石混合物为主，当PH在10.50，以拟薄水铝石为主，当PH<9.0时，生成物基本上为丝钠铝石。因此本

38、实验通过CO2转子流量计控制CO2流量为0.1m3/h左右，PH值在1011之间，得到了叫为理想的拟薄水铝石。4) 老化、灼烧过程的影响：在通常条件下，老化PH值对水合氧化铝晶型及拟薄水铝石质量影响较大。本实验财通三水铝石在500 左右灼烧，得到活性氧化铝。用生物显微镜观察产品的外观形状，为白色球状。 1.3.5利用铝制品漂洗废水制备碱式氯化铝1 实验原理 铝制品漂洗排放废水成分主要是铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，用盐酸中和生成氢氧化铝絮状沉淀，在用盐酸生成氯化铝。NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3+NaCl Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O 碱性氯化铝是氯化铝和氢氧化

39、铝之间的中间水解产物，羟基的多少会影响碱式氯化铝的聚合度，从而影响到产品的凝聚能力和混凝效果。碱式氯化铝中羟(OH)的多少用盐基度表示。 盐基度=1OH3Al×100，式中OH、A1分别为羟基、铝的摩尔浓度。AlCl3+Al(OH)3 = Al2(OH)3Cl3 最后调整反应产物的盐基度，即得到碱式氯化铝。2 工艺流程加入硫酸溶液加入NaOH溶液漏斗过滤 工业废水 清夜排出废液PH在69 静置一小时溶液中出现絮状沉淀用PH试纸测的试剂PH范围在68取下烧杯，冷却自然结晶成硫酸铝电炉上蒸发沉淀溶解放在石棉网上加热加入硫酸溶液得到Al（OH）3沉淀抽滤 图 1.1 制备硫酸铝工艺流程2.

40、实验部分2.1 实验试剂实验所用试剂见表2.1。 表2.1 实验试剂药品名称分子式厂家纯度氢氧化钠NaOH沈阳化学试剂厂分析纯无水碳酸钠Na2CO3沈阳市试剂五厂分析纯磷酸三钠Na3PO4·12H2O沈阳市试剂五厂分析纯氨水NH4OH沈阳市东陵区红日化工厂分析纯硝酸HNO3沈阳市新化试剂厂分析纯硫酸H2SO4沈阳化学试剂厂分析纯铝粉Al沈阳市东兴试剂厂分析纯硫酸镁MgSO4·7H2O沈阳市试剂一厂分析纯邻苯二酚紫C9H14O7S天津市化学试剂研究所分析纯抗坏血酸C6H8O6沈阳东兴试剂厂分析纯1.10菲啰啉C12H8N2H2O沈阳市试剂三厂分析纯氯化钾KCl沈阳市试剂四厂分

41、析纯2.2 实验仪器实验所用仪器见表2.2表2.2 实验仪器实验仪器使用数量烧杯（1000 ml）1（个）烧杯（50 ml,100 ml,200 ml)若干容量瓶 （50 ml，100 ml）若干容量瓶（250 ml）5（个）锥形瓶（200 ml）5（个）移液管（1 ml,5 ml,10 ml）2（只）量筒（10 ml,25 ml,50 ml,100 ml）1（个）滴管3（个）洗瓶1（个）药匙1（个）漏斗1（个）吸耳球1（个）精密PH试纸若干铁架台1（台）721型分光光度计1（台）PHS-3B精密PH计厂家1（台）续表2.2实验仪器使用数量分析天平1（台）2.2 废水水样的测定 2.2.1 水

42、样PH的测定1) 实验仪器与试剂：PHS-3B精密PH计，容量瓶（250 ml）两支，烧杯（100 ml） 三个，PH4.00的标准缓冲溶液，PH6.86的标准缓冲溶液， 3mol/L的KCl溶液。2) 实验步骤：1 标准缓冲溶液的配置 准备好配置标准缓冲溶液所需的化学试剂，检查包 装袋上注明的试剂名称、25 的pH值、配制溶液的体积（250 ml）和生产厂家等。取出PH 4.00的化学试剂的包装袋，剪开上端一角，将试剂倒入烧杯中。用少量纯水冲洗包装袋的内表面，将袋中残余部分洗入烧杯，重复三次。向烧杯内加注纯水，一直到约80 ml100 ml，用玻璃棒搅动直至试剂全部溶解，将溶液转移到250

43、ml的容量瓶内；用20 ml30 ml纯水清洗烧杯，并将清洗液转移到容量瓶中，如此重复3次，最后定容。在配制完成的标准缓冲溶液的容量瓶上，贴好标签，标签上标注标准缓冲溶液的PH为4.00。同样步骤配置出PH 6.86的标准缓冲溶液，定容后在容量瓶上作出标定。2 PH计的矫正 将3 mol/L的氯化钾放入复合电极中作为传导介质，接通电源，打开开关，并将功能开关置PH档，接上复合电极预热20 min，温度补偿器置于被测溶液温度的刻度上。使用时把斜率旋钮刻度置于100%处，用去离子水清洗冲洗复合电极，再用滤纸将其擦干。然后将PH 6.86标准溶液25 ml倒入已用水洗净并擦干的塑料烧杯中，洗涤烧杯和

44、复合电极后倒掉，再加入20 ml PH 6.86标准溶液于塑料烧杯中，将复合电极插入于溶液中，轻轻摇晃烧杯使得液面晃动，用仪器定位旋钮，调至读数6.86，直到稳定。把电极从PH 6.86的标准缓冲溶液中取出，用去离子水清洗干净，并用滤纸吸干，插入PH 4.00的标准缓冲溶液中，再调节斜率旋钮，使仪器显示4.00。3 水样的PH的测定 将水样稀释一定的倍数，用精密PH试纸测试水样PH值大于1，小于9，将复合电极从缓冲溶液取出，用去离子水清洗，然后用滤纸将水分吸干，将电极放入装有一定量的稀释水样的烧杯中，慢慢转动烧杯，注意不要让电极接触到容器壁或容器底。多次测量，取得平均值。4 缓冲溶液的保存与使

45、用 缓冲溶液用带盖试剂瓶保存，瓶盖盖严。在常温下保存和使用标准缓冲溶液时，应避免太阳直射。发现标准缓冲溶液中有浑浊、沉淀出现，应立即停止使用，重新配制。5 使用中注意事项1 如果仪器不关机，可以连续测定，一旦关机就要校准。但12小时即使不关机也必须校准一次。2 PH计在进行PH值测量时，要保证电极的球泡完全进入到被测量介质内，这样才能获得更加准确的测量结果。3 玻璃电极放入待测溶液测量时，轻轻转动烧杯，使得液面晃动，但要注意不要碰到玻璃壁和玻璃底，否则电极容易损坏并且造成所测量的数值不准确。6. 结果讨论 水样稀释不同倍数的PH值，见下表2.3，表 2.3 不同水样PH值稀释倍数4816306

46、0PH值1.001.351.441.541.65 根据计算可以得到，原水样的PH值为0.40，根据PH值与浓度的关系： PH = - lgC可以得到原水样中H+的浓度是0.3981 mol/L,由图2.1可以看出，随着稀释倍数的增加，PH值的增加慢慢趋于平缓。图 2.1 稀释水样PH值 2.2.2 水样中铝含量的测定1 实验仪器：722分光光度计，250 ml容量瓶三个，50 ml和100 ml容量瓶 若干，100 ml烧杯若干，平底烧瓶若干，1 ml和5 ml的移液管。 实验试剂：硝酸（1:1）溶液，七水硫酸镁，抗坏血酸，1.10菲啰啉，铝粉，邻苯二酚紫， 碳酸氢钠。2 所需溶液的配置1)

47、酸化水 将2.0 ml的硝酸放入500 ml的去离子水中。2) 铝标准储备溶液:1000 mg/L 称取50 mg铝粉(精确至士0.5 mg)，加人少量水和0.5 mL硝酸溶液，使铝溶解在50 ml容量瓶中，等溶解完全，用水稀释到刻度。 3) 铝标准溶液 ：10 mg/L 移取1.0 m L铝储备溶液置于100 ml容量瓶中，然后用酸化水稀释到刻度。4) 混合试剂 取0.5 ml硝酸放人一个100 ml塑料烧杯中，加人约35 ml水。在上述溶液中，加人12.5 g 七水硫酸镁(MgS04·7H20),2.5 g 抗坏血酸，0.125 g 1 ,10一菲哆琳(一水合物)(C12H8N2

48、·H2O)和2.5 ml铝标准溶液。然后转移到100 ml容量瓶中，用水稀释至刻度。5) 邻苯二酚紫溶液：0.5 g/L 将0.025 g邻苯二酚紫放在烧杯中加入10 ml离子水，溶解之后放入50 ml的容量瓶中，用水稀释至刻度。6) 六次甲基四胺缓冲溶液 称取105 g六次甲基四胺在烧杯中用100 ml的去离子水溶解，待溶解后放入250 ml容量瓶中定容。3. 标准参比溶液的制备 分别用移液管移取0 ml(空白)，1.00 ml,2.00 ml,3.00 ml,4.00 ml,5.00 ml的铝标准溶液，置于100 ml容量瓶中，用酸化水稀释至刻度。4. 显色 分别吸取25.00

49、ml的标准参比溶液于100 ml的烧杯中，在各个烧杯中按照以下的顺序加入试剂，每加入一种后均要要均。1 1.0 ml混合试剂；2 1.0 ml邻苯二酚紫溶液；3 5.0 ml六次甲基四胺缓冲溶液。 分别用标签标定05号，放置15 min后用分光光度计在波长580 nm处，测定出各个溶液的吸光值，其实酸化水作为参比溶液，即0号。整个测量应在1 h之内完成，测量之前分光光度计先预热20 min。5. 实验结果 通过分光光度计测得的各个铝标准溶液所对应的吸光度值，见下表2.4 表 2.4 （名称）所取标液012345吸光度00.10.150.2550.380.58 将水样稀释100倍，吸取25 ml

50、的水样置于100 ml的烧杯之中，加入显色试剂，1.0 ml混合试剂；1.0 ml邻苯二酚紫溶液；5.0 ml六次甲基四胺缓冲溶液,摇匀后静置15 min，然后按照标准溶液的测定方式，测出水样的吸光度值为0.175。6. 结果计算 样品中铝的含量以质量浓度A1，按照式2.2.2计算A1 = ( AS-ASO)式中：AS 水样的吸光值；ASO空白的吸光值； 校准曲线的斜率。 A1 的误差在校准曲线的±5%。 测得水样的吸光度是0.175，根据算式2.2.2，可以得到废水在稀释100倍后铝含量为224 g·L-1,从而可以得到原废水的含铝量是0.8296 mol/L。 2.2.

51、3 废水主要指标 测得原废水的各项指标，见表2.5。表 2.5 原废水的指标指标Al3+（mol/L）PH值值0.82960.42.3 实验过程 2.3.1 化学沉淀法1 实验原理 由于铝在不同的pH值溶液中的存在方式不同，其中以pH值为6.58.5时，溶解度最小，Al（OH）3以胶状沉淀的形式存在于水中。在偏酸性溶液中以游离Al3+形式存在，在碱过量的情况下，Al（OH）3会和氢氧根离子反应，生成AlO2，反应式如下： Al3+ 3OH Al（OH）3 Al（OH）3+OH AlO2+2H2O 上述结果中已经知道原废水中的含铝量为0.8296 mol/L，则经过计算在100 ml的原水中应该

52、加入的NaOH的理论值是13.27 g,由于水样本身呈酸性，则实际值应比理论值多，用来中和废水中的酸，在逐渐加入氢氧化钠溶液的过程中，废水中先生成乳白色的 Al（OH）3胶状沉淀，随着氢氧化钠加入过量，沉淀逐渐消失，由于原水样中含有铁离子，会和氢氧化钠生成棕红色的Fe（OH）3沉淀，可在最后用漏斗过滤，除去。2. 实验仪器与试剂1) 仪器：烧杯，玻璃棒，天平，药匙，量筒，漏斗，滤纸，铁架台；2) 试剂：氢氧化钠，6 mol/L硫酸。3. 实验步骤1) 先称取14.86 g的氢氧化钠溶解于100 ml的水中，在另一烧杯中装取100 ml的原水样，将溶解好的氢氧化钠溶液用玻璃棒缓缓引流到水样之中，

53、同时要进行搅拌，在引流的过程中，会有大量的白色胶乳装沉淀生成，然后逐渐溶解，过程中放出大量的热，最后液体中会剩有少量的棕红色沉淀。2) 将放有滤纸的漏斗安装在铁架台上，用玻璃棒缓缓引流，将上述带有棕红色沉溶液过滤，除去沉淀，得到清夜。3) 向清夜中缓缓注入20 ml的6 mol/L H2SO4，用玻璃棒搅拌，搅拌中会出现少量的白色乳状沉淀，注入的过程中用PH试纸确保溶液的PH值的范围在68之间。4) 将溶液静置1个小时，溶液分层，此时达到了Al（OH）3沉淀析出的最佳时间。5) 将上层清夜小心出去，留下底部的沉淀部分，即为Al（OH）3沉淀。4. 注意事项 实验中氢氧化钠一定要加过量，使得Al（OH）3沉淀生成后在逐渐溶解，这样可以确保废水中的铝离子完全的反应。加入氢氧化钠的实际值一定要比理论值高，高出的部分是用来综合原废水中的酸，由于原废水中的H+的浓度可知是0.3981 mol/L，经计算，对加入的氢氧化钠应该是1.6 g，所以实际加入氢氧化钠的量是14.87 g。并且在实验过程中要注意PH值的控制，要使得PH值达到69之间，才能符合