聚硅酸铁絮凝剂的制备及其应用研究

1、聚合硅酸铁盐是一类新型复合型铁系絮凝剂,是在聚硅酸和铁盐絮凝剂的基础上发展起来的复合产物,它同时具有电中和及吸附架桥两种絮凝机理1。由于这类絮凝剂相比聚合铝(PAS 、PAC 具有无毒、絮体颗粒沉降速度快、除浊、除油、脱色、除藻效果好等优点,因此受到了水处理界国内外学者的极大关注,成为无机高分子絮凝剂研究的一个热点。1实验部分1.1活化硅酸的制备所谓硅酸的活化,就是将硅酸盐加强酸使其还原成有活性的硅酸2。将24.4g 硅酸钠溶于400mL 蒸馏水中,在搅拌下慢慢滴加硫酸(或盐酸,调节溶液的pH 值接近到8,加速搅拌一定的时间,制备成浓度为0.5mol /L 的乳白色的活化硅酸溶液。1.2聚硅酸

2、铁的制备称取40.5g 氯化铁溶于300mL 蒸馏水中制备成0.5mol /L 的氯化铁溶液,然后在高速搅拌下,按照一定的Fe /Si 比在活化硅酸中慢慢加入氯化铁溶液。全部混合后放置一定的时间进行熟化以备用。1.3絮凝率的测定方法在500mL 烧杯中加入500mL 的污水,再加一定量的聚硅酸铁絮凝剂,充分搅拌,静置一定的时间,同时以污水作为对照液,用721分光光度计测定OD 550nm ,然后计算絮凝率。絮凝率的具体计算方法如下3:絮凝率的计算公式:絮凝率(%=A-B A×100式中A :污水550nm 处吸光度值;B :处理后的污水550nm 处吸光度值。2结果与讨论2.1制备聚

3、硅酸铁絮凝剂的影响因素在本次实验,我们选择了5个Fe /Si 比配备聚硅酸铁絮凝剂:14、12、11、21、31,然后用各个不同配比的聚硅酸铁絮凝剂按不同使用量进行污水处理,比较它们的絮凝率。由实验可知,每一个Fe /Si 比下的絮凝率都有这样一个趋势:开始时,随着絮凝剂加入量的增加,絮凝率呈现出上升的趋势;当絮凝率达到最高值后,随着絮凝剂的增加,絮凝率为下降趋势。然而,不同Fe /Si 比下的絮凝率达到最高值时的絮凝剂使用量都不相同,其趋势是,Fe /Si 比越大(也即是Fe 的含量越大,达到最高的絮凝率所需加入的絮凝剂的使用量越小。与此同时,我们也看到,在这五个最高絮凝率中,Fe /Si

4、比为11时最高(絮凝率达到64%。而在实验中,我们也发现,当Fe /Si 比为11时,铁的返黄较少,随着Fe /Si 的增大,铁的返黄呈上升的趋势。综合这些因素,我们选择Fe /Si 比为11继续我们的实验。由图1可以很明显的看出,随着硅酸的活化时间的增加,聚硅酸铁絮凝剂的絮凝效果越好,活化时间从10min 到30min 递增时,絮凝率基本呈现出平稳增大的趋势,而当活化时间从30min 增加到聚硅酸铁絮凝剂的制备及其应用研究申倩,何金(天津市化学试剂研究所,天津300240摘要:本实验通过在活化硅酸中加入一定量的氯化铁,经过熟化,可以获得具有较优性能的絮凝剂聚硅酸铁。研究其性能及自身影响因素,

5、然后应用这种新型高分子絮凝剂处理污水,探讨聚硅酸铁絮凝剂的净水效果,为该絮凝剂的最佳应用提供初步的依据。关键词:活化硅酸;聚硅酸铁;絮凝剂;污水处理中图分类号:TQ314.253文献标识码:A文章编号:1008-1267(200601-0053-03收稿日期:2005-08-23第20卷第1期2006年1月天津化工Tianjin Chemical Industry40min 时,絮凝率有一个很明显的增大过程(絮凝率从65.2%增大到76.3%,但活化时间超过40min后,活化时间对絮凝率的影响变小。在实验的过程中,我们发现,聚硅酸铁刚制备出来后就进行污水处理并不能取得很好的效果,而当我们把它放

6、置一定的时间在处理污水时,取得的净化效果将有很大程度的增强。这个放置的过程,我们称之为聚硅酸铁的熟化。正是由于熟化时间对絮凝剂的净化效果产生如此大的影响,我们对其进行了具体的研究。结果如图2所示。由图2可知,不同熟化时间对聚硅酸铁絮凝效果产生不同的影响。实验表明,制备出来的聚硅酸铁熟化48d 后,可以取得很好的污水净化效果,尤其在熟化4d 后,絮凝剂处理污水的絮凝率高达93.9%。而在实验过程中,我们观察到,随着熟化时间的增加,絮凝剂处理污水生成的絮体增大,沉降速度加快,而且铁的残量也越来越小。2.2絮凝剂应用的影响因素在应用絮凝剂处理污水时,絮凝剂的添加量和污水的状况对絮凝剂的絮凝效果有着很

7、大的影响。研究絮凝剂应用的影响因素,主要是考察絮凝剂的添加量、污水的pH 值及处理过程中沉降时间对处理效果的影响。进行絮凝剂应用的影响因素实验,絮凝剂选择Fe /Si 比为11的聚硅酸铁絮凝剂。由表1可以看出,聚硅酸铁絮凝剂处理污水时,随着添加量不同,絮凝效果变化很大。开始时,随着絮凝剂加入量的增加,絮凝率呈现出上升的趋势;当絮凝率达到最高值后,随着絮凝剂的增加,絮凝率为下降趋势。絮凝率在添加量为6mL 时达到最高值,为64.0%。由表2可以看出,该絮凝剂的絮凝效果与沉降时间有一定的联系。沉降的时间越长,絮凝效果就较好。而当沉降时间在20min 以上时,沉降时间对絮凝效果的影响就越来越小了。在

8、实验的过程中,我们可以观察到,沉降时间为5min 这段时间,主要的是大块的絮体沉降;从5min 到10min ,主要是较大的絮体沉降;10min 后,较细的絮体也开始慢慢沉降;到20min 后(这时的絮凝率为68.1%,肉眼可见的絮体基本已经沉降完毕,絮凝效果受沉降时间的影响越来越小。由表3可以看出,该絮凝剂的pH 适用范围较宽,在污水的pH 为211之间都可以适用,但以pH 值在79之间为佳。根据我们的观察,该絮凝剂在处理酸度较高的污水时,生成细小的絮体,而且是酸度越高,生成的絮体越小,当pH 值为1时,絮凝剂与污水混合后,基本呈现出浑浊的状态,这时生成的絮体非常细小,几乎沉降不下去;当污水

9、pH 值在79时,生成的絮体大而实,沉降的速度也快,这时絮凝率在pH 值为8.6时为84%;随着碱度的增加,生成的絮体慢慢变小,絮凝效果慢慢下降;而当pH 值大于11时,在添加絮凝剂前,碱就起到了絮图1硅酸活化时间对聚硅酸铁絮凝效果的影响图2熟化时间对聚硅酸铁絮凝效果的影响表1絮凝剂的添加量对聚硅酸铁絮凝效果的影响添加量/mLOD 550nm 絮凝率/%表2沉降时间对聚硅酸铁絮凝效果的影响时间/minOD 550nm 絮凝率/%表3污水的pH 对聚硅酸铁絮凝效果的影响pH OD 550nm絮凝率/%1.13.50.00891.52006年1月天津化工絮凝率/%絮凝率/%54(aPrati L,

10、Rossi M.Gold on carbon as a new catalyst forCarretin S,McMorn P,Johnston P,et al.Oxidation of(aLandon P,Collier P J,Papworth A J,et al.Direct111213Progress of gold as catalystYIN Tao,YANG En-cui(College of Chemistry &Life Science,Tianjin Normal University,Tianjin 300074,ChinaAbstract:Until recen

11、tly,gold has been overlooked as a key component of both homogeneous and heterogeneous catalysts,and can be used extensively and effectively as catalyst in versatile redox reactions.In this paper,the recent work on gold are reviewed.Key words:catalysis _gold _nanoparticles(上接第13页凝的作用,添加絮凝剂后,取得了很好的污水净

12、化效果5,絮凝率高达91.5%,但在实际处理污水时,一般不会在污水中添加大量的碱,这样做从成本上并不合算。3结论(1聚硅酸铁絮凝剂的Fe /Si 比以11为宜,活化硅酸最好活化30min 以上,最后配备好絮凝剂最好熟化48d 。(2对于污水,pH 最好调节到79之间;絮凝后,静置20min 以上为佳。参考文献:李玉江,吴涛.新型脱色混凝剂含铁聚硅酸的研究J.化学研究与应用,1999,11(3:323-326.胡翔,周定.聚硅酸铁处理低温低浊水的研究J.工业水处理,1997,17(5:13-14.高宝玉,宋永会,岳钦艳.聚硅酸硫酸铁混凝剂的性能研究J.环境科学,1997,18(2:46-48.张

13、令芬,黄建芳,含高铁离子聚硅酸絮凝剂的研制及性能研究J.净水技术,1999,68(2:5-6,7.Minoto Takeda,Jun-ichi Koizumi,Hiroshi Matsuka et al.Factors affecting the activity of a protein bioflocculant produced No-cardia amarae J.Journal of Fermeatation and Bioengineerixy.1992,74(6:408-409.Study on the developing of the flocculant agent of

14、thesilicic-acid-ferrite polymer and the applicationSHEN Qian,HE jin(Chemical reagent research institute of Tianjin,Tianjin 300240Abstract:In this experiment,a new inorganic high polymer coagulant was made by put some FeCl 3into the silicic acid that have been activated.It is called silicic-acid-ferrite polymer coagulant (SAFP.Then,the factors that influent the new flocculant and the application of the flocculant were studied.The experimental result indicated that SAFP was affe