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文档简介
1、铁盐絮凝剂配方8例1、聚合硫酸铁絮凝剂 聚和硫酸铁又称为羟基硫酸铁,是一种无机高分子絮凝刺,其液体为红棕色产品,固体则为黄色粉束状。聚铁的分子通式可表示为Fe2 (OH)n( S04) 3-1/2 m。聚铁具有中和胶体电荷、压缩烈电层、降低胶体电位的能力,从而使其具有良好的絮凝、混凝作用。据文献报道,聚铁在除浊、除COD和BOD等方面均优于其他的无机絮凝剂,且还具有pH适用范围广、无毒、对设备腐蚀性小等诸多优点,目前已广泛地应用于给排水工业和废水处理行业。 (1)制备方法硫酸铁聚合法制备 取定量的硫酸铁用去离子水进行溶解,制得含铁最为3mol/L的硫酸铁溶液,然后熟化24h,量取一定体积的聚合
2、硫酸铁溶液,边搅拌边缓慢滴加一定浓度的氢氧化钠溶液,定容制得不同pH值的含铁量为0.5mol/L。聚合硫酸铁絮凝剂。硫铁矿烧渣和硫酸溶液为原料制备称取100g烧渣置于500ml烧瓶中,加入浓度为30%的硫酸浸泡。反应4h,然后聚合反应2h,取少量反应液,经检验全部为Fe3+时,反应完成。经过滤,制得液体产品。滤渣回收。方法特点该方法具有投资少、原料易得、工艺简单、成本低和产品质量稳定等优点,适台于硫酸厂自行生产。为便于运输,可以将液体产品经浓缩过程生产胶体粒状的产品。工艺过程产生的废渣pH在23左右,可用于处理碱性废水(如造纸黑液),达到以废治废的目的。硫酸亚铁聚合法制备取25mL自来水于25
3、0mL的烧杯中,缓缓加入 15mL浓H2S04。称取80g Fe2SO4·7H2O工业品溶于前述稀H2SO4中,搅拌。接56s加1滴的速度滴加16mL H2O2,待H2O2滴加完毕,继续搅拌5min后静置。硫酸亚铁也可用空气氧化,但要加入MnO2作为催化剂。反应温度控制在5060。硫酸亚铁和硫酸也可由钢铁厂酸洗废藏提供,根据工艺指标补加化学计量的Fe2SO4·7H2O和硫酸。最佳工艺指标”n(H+):n(Fe2+)=0. 350 45。(2)应用聚合硫酸铁混凝具有凝聚力强、水解快、矾花大、沉降快、不存在铁后移的问题等优点,完全可出替代目前所应用的铝系混凝剂用于水的净化处理。
4、例如对渤海湾海水进行颦凝实验。原水求质指标为:浊度1550NTU,pH7. 98. 4总铁0. 79mg/l.,总硬度5. 77g/L。碱度169g/L。当该混凝剂投加30mg/L,温度为1525条件下快速搅拌混合1min后,搅拌转数(慢速)为50rmin。能有效地去除渤海湾海水中总固溶物、悬浮物和降低有机物的含量,处理后海水浊度4NTU。因此,能够为大规模海水净化工艺提供有效的技术支持。2、纳米聚合硫酸铁絮凝剂(1)制备方法水热法台成纳朱聚合硫酸铁称取8 0g Fe3( SO4) 3·xH2O于乙二醇溶液中,在60的超声渡反应器中反应。在搅拌条件下缓慢滴加1mol/L乙酸钠溶液,调
5、节溶液的pH值至1.30,继续搅拌反应0.5h。此时溶液为红褐色。将反应液放入到水热反应釜中,在150的条件下水热反应15h。反应后,将水热反应釜底部的聚合硫酸铁洗涤、抽滤,60条件下干燥,即得黄色树脂状的纳米聚合硫酸铁产品。(2)应用例如对水样进行了絮凝实验,原水浊度为44mg/L,CODcr为36mg/L ,pH值为9。当絮凝剂投加0.5g/LCODcr和浊度去除率分别为80.8%和90.3%,比传统的高分子絮凝剂具有更好的去除CODcr和浊度性能。3、聚合氯化硫酸铁凝剂(1)制备方法以钛白副产物Fe2SO4·7H2O为主要原料,在HCl/ H2S04混酸的介质中质中,以KClO
6、3做氧化剂,制备高效絮凝剂聚合氯化硫酸铁(PFCS)。在装有搅拌器的反应器中,按比例(质量比)加入计量的Fe2SO4·7H2O、H2SO4与HCl的混酸和H2O,在一定的水浴温度下,逐渐向反应器中加入一定量的KClO3,反应1h后,再自然冷却熟化824h得棕黄色黏稠液体。 最佳制备丁艺条件;m(Fe2SO4·7H2O):m(H2S04):m(HCl):m(KClO3)=17:1.6:1.2:1.2,在6070时常压反应1h再保温熟化1h。该合成方法成本低,铁含量高,用于城市污水的处理具有实际意义。Cl2催化法制备聚合氯化硫酸铁。在带有搅拌的反应器中,接比例加入计算量的Fe2
7、SO4·7H2O、H2S04、催化剂Cl2和水,在70-90的条件下通人02。一段时间后,通人计量的Cl2,1h后采样分析Fe2+浓度,当Fe2+<1 .0g/L,表示反应完全,然后经熟化、冷却,得棕黄色的黏稠液体该方法简单适用,反应速率快。按该法生产的产品价格低廉,性能较稳定,是一种替代铝盐絮凝剂的较好的无机高分子铁盐絮凝剂,有较好的经济效益和社会效益。(2)应用该品用于处理某池塘废水原水浊度为76.8NTU,pH7.57。絮凝剂投量为3.2rmg/L(以Fe2O3计)时,处理10min后,废水的浊度就降到5.0以下,遮光率为90%以上。其絮凝效果明显要比PFS好,比PAC稍
8、强,但其成本只有PAC的二分之一,并且适用原水的pH、浊度和温度范围较宽。PFCS的最佳使用质量淮度为20mg/L左右。对出水残余Fe、pH、色度等水质指标无明显的不良影响,对低浊水的处理效果明显。4、聚合硫酸铁聚硅酸絮凝剂(1)制备方法 以硅酸钠、硫酸和聚合硫酸铁为原料制备聚合硫酸铁聚硅酸(PFS/PS)絮凝剂。取一定量的硅酸钠,用水稀释后,再用硫酸调节pH值,在室温下缓慢搅拌45h,得到聚硅酸絮凝剂PS(SiO2含量为3.36%)。按n(Si):n(Fe)为1:30,将PS加入 PFS中,充分搅拌后,静置陈化2h即得PFS-PS。在PFS中引入PS,能够形成性能优异的无机复卉絮凝剂二者之间
9、具有协同增效作用,而且PS的稳定性会大大提高。原料可采用工业聚铁、工业水玻璃和工业硅酸钠制备过程具有工艺简单,所制备的产品具有絮凝能力强、絮体沉降速度快、淤泥体积小和成本较低等优点。 (2)应用 例如用于造纸废水的处理。原水CODcr为278mg/L,水色棕黄混浊,味臭。直接向聚铁中加入试剂硅酸钠所得产品的絮凝效果最好。向浆铁中加入由工业水玻璃酸性聚合而得的聚硅酸,所得产品的絮凝效果也较好,而且价格较低。 PF/PS有较宽的pH和投药量适用范围,自身破乳能力强,澄清所需时间短,处理成本低。5、聚二甲基二烯丙基氯化铵聚合硫酸铁复合絮凝剂(1)制备方法在一定温度下将聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMD
10、AAC)溶解在聚合硫酸铁中,制成稳定的均相复合溶液。取一定量的PFS溶液置于烧杯中,在集热式恒温磁力拌器上加热搅拌至60,缓慢加人PDMDAAC粉末或一定浓度溶液,搅拌分散至形成均相溶液,制备出聚二甲基二烯丙基氯化铵一聚合硫酸铁(PDMDAAC/PFS)复台絮凝剂。(2)应用 PDMDAAC/PFS在降低污泥比阻和滤液的浊度与COD等方面,效果很好,但处理污泥所形成的絮团较小、强度较差。6、氯化铁絮凝剂(1)制备方法 碱化法制备聚合氯化铁絮凝剂在高浓度的氧化铁溶触中,逐步加入强碱的稀溶液或加入弱碱固体,使铁溶液发生水解聚合。聚合法分为中和法和凝胶法。 a、中和法:在一定浓度的三氯化铁溶液中加入
11、稳定剂,置于反应器内,在刚烈搅拌下缓慢地滴加一定浓度的氢氧化钠溶椎,使三氯化铁溶液水解聚合、熟化后,即可得棕黑色的聚合氧化铁液体产品。 b、凝腔胶法:将一定浓度的三氯化铁溶液和氨水混合反应,制备氢氧化铁凝胶。然后,在稳定剂S-3存在下将氢氧化铁凝胶与三氧化铁溶液在一定条件下进行聚合反应,经熟化后即可制得聚合氯化铁液体产品。该液体产品经浓缩、结晶即得黑色或棕黑色或棕色聚合氯化铁固体产品。 催化氧化制备聚合氯化铁絮凝剂 取57. 4g FeCl2·4H20、5ml。浓HCl和30ml水置于三颈瓶中,加入稳定剂,通人氧气,同时加热搅拌。待反应温度达到50及赶尽空气后,通过三颈烧瓶顶部加入2
12、0%的NaNO2(催化剂)溶液,反应颜色立即变深。直至检验不出Fe2+,反应时间约为2 5h。该工艺具有催化剂用量少,反应时间短、成本低廉等优点。制备中催化剂和浓HCl的分批加入比一次加入的效果要好。同时,使用HNO3或Al(N03)3替代NaNO2有很好的推广意义。(2)引应用三氯化铁是常用的净水剂,尤其是高浊度原水、低温水和废水污泥的有效水处理剂,但对水处理设备腐蚀性强,水中残留铁量容易超标,使水出现返色现象。聚合氯化铁净水效果不仅比三氯化铁好,而且投药量范围大,即使过量,水中残铁离子少,也不出现返色现象,在使用过程中无腐蚀性。所以,聚合氯化铁是一种新型、高教、无毒的无机高分子絮凝剂,在水
13、处理工业中有祖广阔的应用前景。7、聚硅酸氯化铁絮凝剂(1)制备方法聚硅酸氯化铁(PSFC)以水玻璃和FeCl3等为原料,常温条件下,将FeCl3溶液与水玻璃溶液等比例混合,搅拌成液体状态以后,陈化0.5h以上,即制成聚硅酸氯化铁。聚硅酸聚合氧化铁絮凝剂(PSPFC)方法一:以盐酸酸洗废液和废铁屑为原料制备。聚合氯化铁的制备:在盐酸酸洗废液中加入定量的废铁屑于四颈瓶中,在70 水浴中加热反应3h,反应过程中应补加少量的HCI。反应完全后,向滤液中加入稳定剂KH2P04,搅拌使其完全溶解。将反应温度控制在45左右,并快速搅拌的同时缓慢分批地加入定量的氧化剂KClO3溶液,反应1h,即得棕红色黏稠状
14、的聚合FeCl3液体。聚硅酸的制备;称取一定量的Na2 Si03晶体配制溶液,于常温搅拌状态下缓慢加入37%盐酸,使其pH值保持在2以下。室温下熟化46h,便可得到一定浓度的聚硅酸。聚硅酸聚合氧化铁的制备:将所得的聚合氯化铁溶液与聚硅酸在常温下复合,一定pH值条件下,熟化一定时间便可得到复台型聚硅酸聚合氯化铁絮凝剂。最佳制备条件为:n(Fe):n(Si)=1.5,Si02含量为1.5%,熟化时间在1.5-2h,熟化温度在30-40范围内,pH=45。该工艺操作简单,成本低廉,而且安全无生物毒性,最主要的是其混凝效果好,沉降速度快,十分顺应当今水处理剂的发展趋势。方法二:以盐酸酸洗废液分解铁尾矿
15、制备。聚合氯化铁(PFC)的制备:铁尾矿经粉碎,过筛后置于马弗炉中焙烧。焙烧后的铁尾矿加入反应釜中,用盐酸酸洗废液分解一定时间后过滤,即可得到滤渣和滤渣。滤液为含FeCl2、FeCI3和残余盐酸的混合溶液,作为制备聚合硫酸铁的原料。滤渣的主要成分为活性较大的SiO2,是作为制备聚硅酸的原料将滤液倒入反应釜中,加入稳定剂,然后在搅拌下滴加强氧化剂NaCIO3溶液(控制好滴加速度)。反应过程中保持反应温度在6070内以利于铁盐的水解、络合和聚合。制得到聚合氯化铁产品为棕红色黏稠状的液体,其指标为:(Fe3+)=25%30%,碱化度为10%15%,:(Fe2+)=0.1%。聚硅酸(PS)的制备:将用
16、水反复洗绦的酸解渣放人高压反应釜中,并将质量分散为30%的NaOH溶液进行碱溶反应,在压力0 4MPa和150 条件下,控制不同液固质量比,反应3h,得到不同浓度的硅酸钠溶液。冷却至室温后,在搅拌状态下分别缓慢加入质量分数37%的盐酸,保持pH<2,室温熟化4-6h,便可得到不同浓度的PS。PSPFC絮凝剂的制备:将PFC与 PS混合,在常温条件下熟化406min,便得到PSPFC絮凝剂。用盐酸酸洗废液分解铁尾矿中的铁和硅,最适宜工艺条件为:酸解温度95,液固比6:1,酸解时间3.5h。絮凝剂制备最佳工艺条件为:n(铁):n(硅)= 1:1,聚合氯化铁中Fe3+浓度为0.6mol/L,熟
17、化时间为40min。(2)应用 聚硅酸聚合氯化铁的混凝效果忧于其他絮凝剂,包括聚硅酸氯化铣、氯化铁、聚合铝和聚合铁。由于其分子量很大,在处理水溶液中形成了很大的网络体系,比起低分子量的氯化铁更能充分发挥其架桥、网捕和中和作用。实际废水处理的n(Fe3+):n(SiO2)=1:1为宜。合适浓度的PSPFC有一定的贮存期,固而提高了应用价值。且原料易得,制备简单,价格低廉,很有实用价值。用PSPFC处理低浊污水,不仅用料省、适用pH范围宽,而且形成的絮体矾花大、沉降快、污泥脱水性好,有利于污泥的深度处理。用酸洗废液制备PSPFC絮凝剂的生产成本较低,无二次污染,为其综合利用提供了一条切实可行的途径
18、。8、复合型聚合氯化铁絮凝剂(1)制备方祛乙酸盐、硅酸盐、柠檬酸及磷酸盐等复合制备聚铁混凝剂。取一定量的FeCl3·6H2O固体于烧杯中配制成一定浓度的溶液,按n(Fe): n(Si)=1加入一定量的NaSiO3,在磁力搅拌器的剧烈搅拌下,然后加入NaOH至一定的碱化度B,配制出聚硅酸聚合氯化铁。再按n(乙酸):n(聚铁)=0 6、n(柠檬酸):(聚铁)=1.0、n(磷酸盐):n(聚铁)=0. 12的比例分别与上述配制液制备出具有不同类型、不同B值的聚合氧化铣絮凝剂。(2)应用在聚铁的制取过程中引入不同比例的乙酸盐、硅酸盐及柠檬酸、磷酸盐等,均能显著地提高其混凝效果和稳定性。硅的引入提高了聚合氯化铁中Fe(b)的
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