聚合铝基复合絮凝剂的结构特性研究
新型PACl-有机复合絮凝剂的混凝性能及其絮体特性研究
新型PACl-有机复合絮凝剂的混凝性能及其絮体特性研究齐敦哲;曾继军;武仁超;徐慧【摘要】针对目前广泛使用的无机高分子絮凝剂的分子量、吸附架桥能力与有机絮凝剂相比仍不足的问题,将两种及以上的絮凝剂产品联合使用,以获得良好的水处理效果.选择了不带电荷或带正电荷的有机絮凝剂与无机絮凝剂复合,结果表明:复合药剂中的有机成分对药剂的电荷特性有着重要的影响,含量越高,Zeta电位越高.复合药剂的Zeta电位随着碱化度B的增大呈现先升高后降低的趋势,当B为2.0时,形成了较多的多核羟基络合物,所带电荷较高,进一步增大B值会导致所带正电荷数下降.有机成分含量过高时,会吸附在微小絮体表面,使絮体进入复稳状态.分开投加混凝剂与助凝剂对DOC的去除效果最差,复合产品中的无机组分和有机组分之间存在协同增效作用,提高了对有机物的去除效果.【期刊名称】《供水技术》【年(卷),期】2017(011)005【总页数】5页(P1-5)【关键词】无机絮凝剂;强度因子;恢复因子【作者】齐敦哲;曾继军;武仁超;徐慧【作者单位】宁夏宁东水务有限责任公司,宁夏银川751400;宁夏宁东水务有限责任公司,宁夏银川751400;中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室,北京100085;中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室,北京100085【正文语种】中文【中图分类】TU991.24混凝被广泛应用于水和废水的处理中[1-3],絮凝剂性能的好坏在一定程度上决定了混凝效果的优劣和运行费用的高低[4-5]。
与传统无机絮凝剂相比,无机高分子絮凝剂具有混凝效果好、投加量少、絮凝速度快、混凝效果受水质条件(例如浊度、pH、水温)影响小等优点[6-11],但其分子量、吸附架桥能力与有机絮凝剂相比仍显不足。
有机高分子絮凝剂具有絮凝速度快、用量少、受pH影响小、生成的污泥量少和处理时间短等优点,在水处理过程中得到了广泛应用。
但由于其存在难生物降解、价格昂贵等缺陷,单独应用也受到了一定的限制[12-15]。
复合絮凝剂APAC的结构及性能研究
S t ud y o n S t r u c t u r e a n d Ch a r a c t e r f o r a Co m po u n d F l o c c u l a n t
Xi a De q i a ng Ch e n Xi a o l o n g Ga n Li mi n g Le n g Ba o l i n Z ha n g Yu a n x i n Wa ng S h o u we i ‘
除水 中的重金属 离子 , 在相同的条件下, A P A C净水效果远好 于聚合氯化铝 ( P AO。
关 键 词 凹凸 棒
絮凝剂 水处理
残留 铝
重金属
中图分类号 : X7 0 3 。 1 ; T D 9 8 5 文献标识码 : A
文章编号 : 1 0 0 0 - 8 0 9 8 ( 2 0 1 3 ) 0 6 - 0 0 7 4 . 0 3
o b ai t n e d b y t e a t i n g d o me s t i c s e wa g e . h e T t r e a t i n g e f ic f i e n c y o f t u r bi d i t y, CODc a r e t h e b e s t wh e n t h e do s a g e o f AP AC i s 1 6 mg / L a nd p H v a l u e i s 8 ,
h e a v y me t a l c o n t a i n i n g wa s t e wa t e r i s i n v e s t i g a t e d b y p u r i f y i n g t h e wa s t e wa t e r c o n t a i n e d C a n d Ni 2 +Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e h e a v y me t a l i o n s i n t he
聚合硫酸铝(新型絮凝剂)
新型絮凝剂聚合硫酸铝的研究及应用杨叶毅卢建业梁伟杰冯蔚龙广东奇力士石油化工有限公司摘要:以硫酸铝为原料,采用中和法研制新型絮凝剂聚合硫酸铝,进行了最佳碱化剂的选择,并确定了最佳碱化度、最佳聚合反应时间及最佳PH值,并针对聚合硫酸铝稳定性相对较差的缺点,进行了聚合硫酸铝稳定剂的筛选。
通过对其性能研究表明,聚合硫酸铝在无论在絮凝性能上还是在投加量上都比传统的硫酸铝有更大的优越性,并且具有更宽广的对原水PH值的使用范围。
同时,在相同条件下,聚合硫酸铝的除浊效果明显优于硫酸铝,比聚合氯化铝略好。
关键词:聚合硫酸铝絮凝剂水处理1 前言随着工业生产的发展,用水量急剧增加,工业废水也相应增加,不论饮用水、工业用水,还是废水都必须经过处理才能使用或排放。
水处理方法很多,如絮凝沉淀法、生化法、离子交换法等等。
但应用最广泛、成本最低的处理方法还是絮凝沉淀法。
絮凝沉淀法的关键是絮凝剂,作为水处理方面的絮凝剂主要是无机絮凝剂和有机絮凝剂,无机絮凝剂主要有铁盐和铝盐两大类[1,2]。
由于有机絮凝剂可能存在的毒性,加之其价格昂贵等原因,很少在净水处理上应用[3]。
铁盐絮凝剂,其絮凝效果不错,但由于铁离子对饮用水及各种工业用水有着不良影响及其使用时对设备的强烈腐蚀性,在水处理上没有得到广泛应用[4]。
在水处理方面,应用最广泛的还是铝盐絮凝剂,它主要有硫酸铝、聚合氯化铝等,但随着水处理工业的发展,对它们提出了更高的要求,为改善铝盐的絮凝效果和减少铝盐药剂的投加量,我们进行了聚合硫酸铝絮凝剂的研究。
聚合硫酸铝絮凝剂在国外已有报道,但在国内,这方面的工作还相对较落后,因此积极研究和开发聚合硫酸铝絮凝剂具有重要的现实意义。
2 基本原理2.1 以氢氧化钙为碱化剂反应方程式为:nAl2(SO4)3·14H2O+(n×m/2)Ca(OH)2+xH2O 磷酸 [Al2(OH)m(SO4)3-m/2]n+( n×m/2)CaSO4↓+yH 20其中1≤m ≤5,n ≤10。
复合型生物絮凝剂成分分析及其絮凝机理的研究
复合型生物絮凝剂成分分析及其絮凝机理的研究
复合型生物絮凝剂成分分析及其絮凝机理的研究
摘要:蒽酮反应、考马斯亮蓝、紫外扫描等测定结果表明,絮凝剂CBF的主要成分为多糖类物质.红外光谱扫描分析CBF中含有羧基,分别以-COO-和COOH的形式存在.用凝胶色谱柱测其相对分子量为105~106.Zeta(ξ)电位测定及氢键和离子键检验结果表明,CBF与高岭土等无机颗粒之间的`作用力为离子键,絮凝过程中存在架桥作用.利用原子力显微镜观察其絮凝形态发现絮体结构密实,有利于絮体沉降.其絮凝机理为絮凝剂和高岭土以离子键的形式结合,之后通过架桥作用絮凝沉淀.作者:马放张金凤远立江王微王琴王爱杰MA Fang ZHANG Jinfeng YUAN Lijiang WANG Wei WANG Qin WANG Aijie 作者单位:哈尔滨工业大学,市政环境工程学院,哈尔滨,150090 期刊:环境科学学报ISTICPKU Journal:ACTA SCIENTIAE CIRCUMSTANTIAE 年,卷(期):2005, 25(11) 分类号:X703.5 关键词:微生物絮凝剂絮凝多糖絮凝机理吸附架桥。
聚合铝与有机高分子复合絮凝剂的絮凝性能及其吸附特性
2000年1月ENVIRONMENT AL SCIENCEJan.,2000聚合铝与有机高分子复合絮凝剂的絮凝性能及其吸附特性*石宝友,汤鸿霄(中国科学院生态环境研究中心环境水化学国家重点实验室,北京 100085)摘要:为探讨聚合铝与有机高分子在复合絮凝作用过程中的相互作用,选取4种典型有机高分子絮凝剂,研究聚合铝与阳离子型有机高分子和阴离子型有机高分子复合后的凝聚絮凝特征及其吸附特性.结果表明,聚合铝与阳离子型有机高分子复合能够使其絮凝效能相互促进,而聚合铝与阴离子型有机高分子的复合只有在药剂投加量达到一定值时才能对絮凝效能起促进作用.阳离子型有机高分子引入聚合铝后,使聚合铝的吸附量降低,而阴离子型有机高分子的引入使聚合铝的吸附能力大大增强,吸附量显著提高.关键词:聚合铝,有机高分子,凝聚絮凝,吸附.中图分类号:X703.5 文献标识码:A 文章编号:0250-3301(2000)01-0018-05* 国家自然科学基金资助项目,编号:59778019(Project Supp or ted by the National Natural S cience Foundation of China,num bered:59778019)作者简介:石宝友(1971~),男,博士生,主要研究方向为有机高分子复合絮凝剂.收稿日期:1999-03-20The Coagulating Behaviors and Adsorption Properties of Polyalu -minum -Organic Polymer Composites*Shi Baoyo u,Tang Ho ng xiao (State K ey L abo rato ry o f Enviro nm enta l Aquatic Chemistr y ,R esea rch Centerfor Eco-Env ir onmental Sciences,Chinese A ca demy of Sciences,Beijing 100085,China)Abstract :Sever al types of po ly aluminum -or ganic poly mer co mpo site flocculants w er e pr epared and their flo ccu-lat ing behav ior s and adso rptio n pro per ties wer e also studied.T he results sho w ed t ha t flocculating behav ior s o f polyaluminum chlo ride (PA C)o r catio nic o rg anic po ly mers can be gr eatly impro ved by the co mpo sitio n w ith each other ;the flo cculating behavior s o f P A C can be impro ved by anio nic o rg anic po ly mers only when the dosag e of P A C am outs to a certa in v alue.T he adso rptio n capacity of PA C can be decr eased due to the co mpo sitio n w ith catio nic o rg anic polym er s ,o n the co ntra ry ,it can be highly increased thr ough the co mpo sitio n w ith anionic or ga n-ic po lymer s .Keywords :po ly aluminium chlor ide(P A C),o rg anic polymer ,coa gula tio n-flo cculatio n,adso r ption. 对无机高分子絮凝剂的基础研究已经有较多的文献报道[1~4].研究表明,无机高分子絮凝剂与传统絮凝剂相比具有较强的电中和能力、较大的分子量、较强的吸附性能和相当的稳定性.基于对无机高分子絮凝剂作用机理的认识,近年来,研制和应用聚合铝、铁、硅及各种复合型絮凝剂又成为热点[5~9].复合絮凝剂目前研究较多的是无机-无机复合型,如聚合氯化铝铁、聚合硅酸铝、聚合硅酸铝铁、聚合硫酸铝铁等.而无机-有机复合型絮凝剂的研究还较少.本文选取了4种典型的有机高分子絮凝剂,以实验研究了聚合铝分别与阳离子型有机高分子和阴离子型有机高分子复合的可行性及其复合絮凝作用特性,探讨了聚合铝与有机高分子在复合絮凝作用过程中的相互影响.1 实验部分1.1 仪器与试剂PB -700型六联桨式混凝实验机(PHLIPS&BIRD),NDH-20D 型光散射浊度仪,U V-120-02型紫外可见分光光度计.聚合氯化铝(Polyaluminum Chloride ,PAC),碱化度(B)41%,Al2O316.5%(唐山产品);1%脱乙酰甲壳素溶液,脱乙酰度75%,分子量30~35万;0.1%阳离子型有机高分子(代号为C109P,日本产品)溶液;0.1%阴离子型有机高分子(代号为AH200P,日本产品)溶液;0.1%阴离子型聚丙烯酰胺(代号为AN900SH,法国产品)溶液;Fer ron显色剂;0.2%的Fer ron与乙酸-乙酸钠缓冲溶液以1÷1混合.其它试剂均为AR级.1.2 PAC与有机高分子的复合将1.1中所给出的各种有机高分子的溶液分别缓慢滴加(约0.03ml/m in)到强烈磁力搅拌并微热的PAC中至预定的有机物/铝(体系中有机物与铝的重量比,记为O/A)比,熟化1d 后,配成一定铝浓度的溶液.1.3 模拟悬浊液的配制及絮凝实验以灰色高岭土(北京产)和腐植酸(美国产)配成高岭土100m g/L、腐植酸10m g/L的模拟水样(自来水÷去离子水=1÷1),pH7.50.絮凝实验采用烧杯实验,程序为:取2000ml水样于方形有机玻璃烧杯中,150r/min的快速搅拌条件下投药后,继续快搅1min,然后以40r/m in慢搅15min,最后停止搅拌,静置沉降15min.浊度测定:以移液管吸取表面以下2cm处的上清液测定其浊度.1.4 吸附性能实验悬浊液体系:以0.1mol/L HCl、0.5mol/L NaHCO3调节去离子水的pH值为6.0,离子强度为1×10-5m ol/L,高岭土100mg/L,该高岭土的BET比表面为16.1m2/g,单位表面积的吸附位为1.65×10-5mol/m2.实验步骤:取250ml水样于300ml烧杯中,在强烈磁力搅拌条件下投加药剂,2min后,取水样以0.45L m滤膜过滤,再取一定体积的滤液于50ml的溶量瓶中,加0.5mol/L HNO3后于60℃水浴加热2h,冷却定容后,以Fer ron比色法测定总铝含量.被吸附的铝量为水样中不加高岭土时所测得的总铝含量与加高岭土时所测总铝含量之差值.2 结果与讨论2.1 PAC与有机高分子复合絮凝剂的絮凝性能2.1.1 PAC与阳离子型有机高分子复合絮凝剂的絮凝性能所用2种阳离子型有机高分子为天然有机高分子脱乙酰甲壳素和合成有机高分子C109P.(1)以PAC为主,引入少量阳离子型有机高分子 以O/A比不同的复合型絮凝剂与复合前PA C进行混凝除浊实验对比(见图1和图2).从2图中明显可以看出,在铝的投加量相同、混凝实验条件一致的情况下,PAC与甲壳素和C109P复合后,其混凝除浊效果明显增强,且O/A比越大,效果也越显著.实验中还发现,有机阳离子复合型絮凝剂在混凝过程中絮体形成速度快,静置过程中,絮体沉降迅速.这是因为阳离子型有机高分子与PAC复合后,一方面其分子链上所带的正电荷与PA C的正电荷相叠加,增强了聚合铝的电中和能力;另一方面,有机高分子的分子链在已经脱稳的颗粒物之间架桥,有利于形成较大的絮体,通过絮体的卷扫作用增强了去除水中微小颗粒物的功能.图1 PAC中引入甲壳素对絮凝效果的影响 (2)以甲壳素和C109P为主,引入少量PAC 将少量PAC引入到甲壳素和C109P的溶液中制成以有机物为主的复合絮凝剂,并与单独投加有机高分子时的情形做了混凝实验对比,如图3、图4.结果表明,PAC引入甲壳素和C109P溶液中制成的复合物同样大大提高了有机高分子单独使用时的絮凝效果.图中还可看出,在PAC与有机物的比例(以铝与有机物重量比表示,记为A/O)相同时,PAC对甲壳素的191期 环 境 科 学 影响要更显著.可以推断,PAC 对复合絮凝剂絮凝效果的增强主要依靠其较强的电中和能力与有机高分子本身电中和能力的加和.图2 PAC 中引入C109P对絮凝效果的影响图3 甲壳素中引入PAC后对絮凝效果的影响图4 C109P 中引入PAC 后对絮凝效果的影响2.1.2 PAC 与阴离子型有机高分子复合絮凝剂的絮凝性能阴离子型有机高分子一般是水解后分子链上带有一定数量负电荷的聚电解质,其分子量通常要比阳离子型有机高分子大数倍至数10倍,因而与PAC 的复合较阳离子型的情形要复杂得多.图5和图6分别是AH200P 和AN910SH 的PAC 复合物(O/A=0.04)与PAC 单独投加时的混凝实验结果对比.实验结果表明,阴离子型图5 PAC 与AH 200P 复合前后絮凝效果的对比(Ⅰ)图6 PAC 与AN910SH 复合前后絮凝效果的对比(Ⅰ)有机高分子与PAC 的复合物的混凝效能与PAC 相比的确存在一转折点,投加量小于此点时,复合物的絮凝效果反而不及PAC ,而投加量大于此点时,复合物的絮凝效果要优于PAC .改变O /A 比,在保证投加量能够达到一定电中和能力的条件下,进一步做混凝实验比较复合物与PAC 的絮凝效果,如图7、图8.结果表明,在上述投药量范围内,随O /A 比的增大,混凝除浊效果也增强,实验过程中还可观察到絮体形成速度快,体积大,静置时沉降迅速.分析阴离子型有机高分子对絮凝效果的影响,认20环 境 科 学21卷为复合物絮凝效果的增强主要是靠有机高分子较长的分子链在脱稳到一定程度的颗粒物间架桥从而形成大的絮体,在投加量增大后通过卷扫而将水中的颗粒物较彻底的去除.图7 PAC 与AH 200P 复合前后絮凝效果的对比(Ⅱ)图8 PAC 与AN910SH 复合前后絮凝效果的对比(Ⅱ)2.2 PAC 与有机高分子复合絮凝剂的吸附性能为了进一步了解在凝聚絮凝过程中PAC 和其有机高分子复合物在颗粒物表面的吸附特征,进行了不同投加剂量时各类絮凝剂在高岭土颗粒表面的吸附实验.尽管吸附量是在投加药剂后1min 取样测定计算的,在这样短的时间内吸附过程并不能达到平衡状态,但由于凝聚过程中发生电中和/吸附脱稳作用是极为迅速的,约在微秒或秒的数量级之间基本完成,因此,从吸附凝聚意义上讲,它有助于了解各类型的絮凝剂在胶体颗粒表面的瞬时吸附凝聚状况.2.2.1 PAC 与阳离子型有机高分子复合絮凝剂的吸附性能PAC 与甲壳素和C 109P 的复合物与PAC 的吸附实验结果如图9、图10.结果表明,复合型絮凝剂的吸附量(以铝的吸附量计算)与PAC 相比有明显的降低,PAC 基本上呈不完全吸附→完全吸附→多层吸附,而PAC 与甲壳素和C109P 的复合絮凝剂基本上呈单层吸附特征,这可能是由于复合絮凝剂的正电荷较原来的PAC 有所增强,当达到单层吸附饱和后,正电荷间的斥力作用阻止了体系中PAC 进一步在颗粒表面的吸附,从而只能形成单层吸附.图9 PAC 及其与甲壳素复合絮凝剂的吸附特性图10 PAC 及其与C 109P 复合絮凝剂的吸附特性2.2.2 PAC 与阴离子型有机高分子复合絮凝剂的吸附性能阴离子型有机高分子AH200P 和AN910SH 与PAC 复合絮凝剂的吸附实验结果如图11、图12.结果表明,复合絮凝剂的吸附量要明显大于PA C ,且均呈不完全吸附→完全211期 环 境 科 学 吸附→多层吸附.复合絮凝剂不同于PAC 的一个明显特征是,随投加剂量的增加而呈多层吸附时,PAC 的吸附曲线趋于平缓,吸附量增加较少,而阴离子复合型絮凝剂随投加剂量的增大其吸附量也相应增大,说明复合型絮凝剂具有很强的吸附能力,这有利于胶体颗粒的脱稳凝聚絮凝,还有利于快速地形成大而密实的絮体,这与前面絮凝实验现象一致.从阳离子型有机高分子和阴离子型有机高分子与PAC 复合体系吸附性能的差异还可以推测,不同类型的有机高分子由于其电性和分子结构的不同与PAC 可能存在不同的结合方式,这有待其它方面的实验加以证实.图11 PAC 及其与AH200P复合絮凝剂的吸附特性图12 PAC 及其与AN910SH 复合絮凝剂的吸附特性3 结论(1)PAC 与阳离子型有机高分子的复合相对于阴离子型的情形要易于操作,即可以将阳离子型有机高分子引入到PAC 中制成以PAC 为主的复合絮凝剂,也可以将PAC 引入到阳离子型有机高分子中制成以有机高分子为主的复合絮凝剂;而阴离子型有机高分子只能缓慢的加入到PAC 溶液中,且加入的有机高分子容易成团析出.(2)PAC 与阳离子型有机高分子的复合能够相互促进彼此的絮凝性能;PAC 与阴离子型有机高分子的复合絮凝剂只有当投加药剂量达到一定值时对絮凝效果才有促进作用.(3)PAC 与阳离子型有机高分子的复合絮凝剂只能形成单层吸附;而PAC 与阴离子型有机高分子的复合絮凝剂具有很强的吸附能力,易于形成多层吸附.参考文献1 T ang Hongxiao,Luan Zh aokan.T he Differen ces of Coag -ulating Behavior and M echan ism betw een Preprodu ced Inorganic Polym eric and Traditional Coagulants.En vir on.Chem .,1997,16(6):497~505(Ch ines e )2 Tang Hongxiao.Flocculation M orp hology for HydroxylPolymer of Poly-Aluminum Chlor ide.ACT A SCIENT I-AE CIRCUM IST ANT IAE,1998,18(1):1~10(Chinese)3 Bottero J Y,Axelos M.Tchoubar D et al.M ech anis m ofFormation of Aluminum Tr ihydroxide from Kegg in All 3Polymers.J.C olloid Interface Sci.,1987,117:474 Letterman R D,Iyer D R.M odeling th e Effects of Hy-drolyzed Aluminum and Solution Ch emis try on Floccu la-tion Kinetics.E nviron.Sci.Techn ol.,1985,19:6735 Song Yonghui ,Luan Zhaok un .T he Studies on C har acthris tics of Polyalum inum-S ilicon Complex Flocculants.Environ.Ch em.,1997,16(6):541~545(Chin ese)6 Haase D et al.Polymeric Bas ic Alum inium Silicate-Sul-phate.U.S.Patent,PN:4981675,19917 Hasegaw a T et al .M ethod and Floccu lant for W aterT reatment,U .S.Patent,PN :4923629,19908 Has egaw a T et al.C haracteristics of M etal-Polys ilicateCoagulants.W ater S ci.T ech.,1991,25:17139 高宝玉等.聚硅氯化铝混凝剂的形态及带电特性研究.环境科学,1998,19(3):46~4922环 境 科 学21卷。
聚合铝硅复合混凝剂的制备方法与性能研究
聚合铝硅复合混凝剂的制备方法与性能研究乔燕1 ,邱慧琴2(1上海大学环境与化学工程学院应用化学系,上海;2 上海大学环境与化学工程学院,上海)摘要:以聚合氯化铝(PAC)和水玻璃为原料采用复合共聚的方法成功地研制了达到商品化浓度,高效稳定的聚合氯化铝硅(PASC)复合混凝剂。
对制备PASC 混凝剂工艺中聚硅酸(PSA)的浓度、pH值、聚合活化时间、Si/Al摩尔比、聚合氯化铝盐基度、熟化时间等工艺参数进行了选择与优化;并对PASC和PAC进行了模拟水样和长江水的混凝性能实验,结果表明PASC具有更优异的混凝性能;采用显微电泳实验和超滤实验对PASC混凝剂的混凝机理进行了初步探讨。
关键词:聚合氯化铝硅(PASC),混凝剂,Si/Al摩尔比,显微电泳实验,超滤实验Study in the Preparation Method of PASC Coagulant and Its PropertiesQiaoYan1,Qiu Huiqin2(1 Applied Chemistry of Environmental and Chemical Engineering School, ShangHai University ,ShangHai;2 Environmental and Chemical Engineering School, ShangHai University,ShangHai)Abstract :In this paper, highly efficient PASC coagulant was successfully prepared with water glass solution and PAC as raw materials. It can reach the commercail concentration and have fine stability. In the preparation technology for PASC the technology paramaters such as the concentration, the pH value and the polymerization time of PSA,the Si/Al molar ratio ,basification degree of PAC, aging time of PASC were chosen and optimized. T he PASC and PAC’s coagulation experiment was taken by beaker experiment method for the prepared and the CangJiang water sample. The results indicated that PASC has better coagulative ability.By the electrophoresis experiment and ultrafiltration method,the PASC’s coagulative mechanism was studied.Key words:Polyaluminium Silicate Chloride(PASC), coagulant, Si/Al molar ratio, ultrafiltration experiment,electrophoresis experiment混凝剂在废水及工业水处理中起着重要的作用, 寻找价格低廉、高效无毒的新型絮凝剂已成为当前环境工作者的重要任务。
聚合铝硅复合混凝剂的制备与性能研究
S u n t e r to o t dy o he Pr pa a i n fPASC a u a ta t o r i s Co g l n nd Is Pr pe te
Qio n Q uHuqn a Ya i ii
(ni n etl n hmi ni ei colS ag i U ie i , hnHa 2 0 7 , h ̄) E v o m na adC e c E gn r gS ho, h nHa n rt Sa g i 0 0 2 C i r l a e n v sy
jtt tf ew t a l o ag eRvr T ersl nia dta P S a ee og l i bly B h a s o t a rsmp f nt ie. h eut idct t A C h b t r aua v ait e rh e e Y z s e h s t c te i . yte
m ent
聚合 铝硅 复 合混 凝 剂 是混 凝剂 中 目前 最 引人 注 目的 品种 之一 ,它 也代 表 了含金 属离 子 的聚硅 酸 的 新 型无机 高 分子混 凝 剂 的发 展 。本实 验 以聚合 氯化
盐酸 , 高岭 土 , 氧化 钠 。 氢
1 . 实 验方法 3 1 . 聚硅 酸 的制 备 .1 3
207 ) 0 0 2
摘 要 以 聚合 氯 化 铝 ( A ) P C  ̄水 玻 璃 为 原 料 采 用 复 合共 聚 的方 法 成 功 地 研 制 了 达 到 商 品 化 浓 度 、 高效 稳定 的 聚
合 氯 化 铝 硅 ( A C 复 合 混 凝 剂 。 制备 P S P S) 对 A C工 艺 中 聚硅 酸 (S ) P A 的浓 度 、H 值 、 合 活 化 时 间 、 合 氯 化 铝盐 基度 p 聚 聚
复合絮凝剂聚合硫酸铝铁的制备及性能研究_吴烈善
第43卷增刊2010年土 木 工 程 学 报C H I N A C I V I LE N G I N E E R I N G J O U R N A LV o l .432010基金项目:国家“863”计划重大项目课题(2009A A 06A 416)作者简介:吴烈善,博士,教授收稿日期:2010-09-29复合絮凝剂聚合硫酸铝铁的制备及性能研究吴烈善 伍敏莉 梁 玉(广西大学,广西南宁530004)摘要:采用广西某地的高铁铝土矿为原料,在一定的温度下加入硫酸酸溶并加入一定量的碱化剂M 经水解聚合、静置熟化制备复合絮凝剂固体聚合硫酸铝铁(P A F S )。
研究了硫酸用量与原料的配比、硫酸浓度、反应时间、反应温度等因素对制备产品的影响,进而进行正交设计实验,确定了制备固体聚合硫酸铝铁的最佳工艺条件。
产品的氧化铁含量为5.59%,氧化铝含量为6.65%,盐基度为57.35%。
对浊度为大于2000N T U 的暴雨时洪水的除浊率达99.74%;通过扫描电镜和X -射线衍射对P A F S 的表面结构和主要晶相组成进行分析,其形貌为大分子网状结构,主要以铁的水解高聚物和单体铝及铝的低聚物为主;通过F e r r o n 逐时络合比色法的研究发现,该絮凝剂产品的[A l +F e ]a 含量占66.72%、[A l +F e ]b 占20.48%、[A l +F e ]c 占12.80%。
关键词:固体聚合硫酸铝铁;制备方法;絮凝性能;形态分析;形貌结构中图分类号:X 75 文献标识码:A 文章编号:1000-131X (2010)增-0450-07P r e p a r a t i o n o f p o l y m e r i c a l u m i n u m f e r r i c s u l f a t e a n d i t s r e s e a r c ho n c h a r a c t e r i z a t i o nW u L i e s h a n W u M i n l i L i a n g Y u (G u a n g x i U n i v e r s i t y ,N a n n i n g 530004,C h i n a )A b s t r a c t :An e w t y p e f l o c c u l a n t -p o l y m e r i c a l u m i n u mf e r r i c s u l f a t e w a s p r e p a r e d .T h e m a i n m a t e r i a l w a s b a u x i t e ,w h i c h w a s a c i d i f i e d b y s u l f u r i c a c i du n d e r a c e r t a i nt e m p e r a t u r e ,a n dt h e nt h e a l k a l i z a t i o n a g e n t w a s a d d e di n t ot h e m i x e d l i q u i d .B y u s i n g t h eh y d r o l y s i s p o l y m e r i z a t i o nc u r i n g ,w ec a no b t a i ni t .B a s e do nt h ec o n c e n t r a t i o na n da m o u n t o fs u l f u r i c a c i d 、r e a c t i o n t i m e 、r e a c t i o nt e m p e r a t u r e ,t h e o p t i m i z e d t e c h n o l o g i c a l c o n d i t i o n f o r t h ep r e p a r a t i o n o f t h e s o l i d P A F S w a s d e t e r m i n e d t h r o u g h t h e o r t h o g o n a l d e s i g n e x p e r i m e n t .U n d e r t h e s e c o n d i t i o n s ,t h e i r o n o x i d e c o n t e n t c a n b e u p t o 5.59%,t h ea l u m i n u m o x i d ec o n t e n t o f 6.65%a n dt h e b a s i c i t y o f P A F Sw a s 57.35%.T h e r e m o v a l r a t e o f t u r b i d i t y o f h e a v y r a i n s t o r m s i n w h i c h t h e t u r b i d i t y w a s m o r e t h a n 2000N T Ur e a c h e d 99.74%.T h e s u r f a c e s t r u c t u r e a n d t h e m a j o r c r y s t a l p h a s e s o f P A F S w e r e r e v e a l e d b y s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p e (S E M )a n d X -r a y d i f f r a c t i o n (X R D ).R e s u l t s s h o w e dt h a t i t w a s m a c r o m o l e c u l a r n e t w o r ks t r u c t u r ea n dam i x t u r eo f m i n e r a l c r y s t a l s ,w i t hi r o np o l y m e r ,a l u m i n u m m o n o m e r i c a n d a l u m i n u mo l i g o m e r .T h e r e s u l t s o f F e r r o n e x p e r i m e n t d e n o t e d t h a t t h e c o n t e n t s o f [A l +F e ]a 、[A l +F e ]b 、[A l +F e ]c i n P A F S w a s s e p a r a t e l y 66.72%、20.48%a n d 12.80%.K e y w o r d s :s o l i d p o l y m e r i c a l u m i n u mf e r r i c s u l f a t e ;p r e p a r a t i o n m e t h o d ;S E M ;X R D E -m a i l :w l s @g x u .e d u .c n引 言我国铝土矿资源储量丰富,分布广。
复合絮凝剂
聚丙烯酰胺絮凝剂溶解时,应注意将产品均匀的慢慢地加入带搅拌和加热措施的溶解器中,应避免结固,溶液 在适宜温度下配制,并应避免长时间过剧的机械剪切.建议搅拌器60—200转/min,否则会导致聚合物降解,影响使 用效果.
聚丙烯酰胺絮凝剂在废水处理中的絮凝作用是由于它的两个特点:长链(线)状的分子结构和聚丙烯酰胺分子 中含有大量活性基团。聚丙烯酰胺是直链状聚合物,因每个分子是由十万个以上的单体聚合构成,分子链相当长。 它如果完全伸直,其长度要比一般的分子 (如蔗糖)或离子(如ca2+)长数万倍以上。由于它的分子长而细,会弯 曲或卷曲成不规则的曲线形状。这个长分子链向外侧伸出许多化学活性基团:酰胺基-conh2及羧基-cooˉ。酰 胺基是非离子性基团,但亦善于形成副价键而与其它物质的活性基团吸附并连结起来。
无机
无机
无机复合絮凝剂主要是铝盐、铁盐及硅酸盐的复合。可以通过先羟基化聚合后再加以混合;或者先混合再羟 基化聚合,但最终总要形成羟基化的、有更高聚合度的形态,太能有良好的絮凝效果。无机-无机复合絮凝剂有: 聚合氯化铝铁、聚合硅酸铁、聚合硫酸铝铁、聚合硫酸氯化铝铁、聚磷硫酸铁等。聚合氯化铝铁是洁之源水处理 主打产品之一,是一种一铝盐为主,铁盐为辅新型无机高分子絮凝剂。它不仅具有聚合铝盐基度高、对原水适应 性强的特点,又有聚合铁分子量大、形成絮体大而密实、沉降速度快的优点,而且合成聚合氯化铝铁的原料来源 广泛,主要为工业废渣如粉煤炭、铝矾土、硫铁矿烧渣等。这种絮凝剂不仅成本低廉,而且可达到以废治废的目 的,减轻对环境的压力。聚硅酸金属盐絮凝剂是另一类重要的复合絮凝剂。聚合硅酸虽然稳定性差,但它具有较 高的分子量和较长的分子链,在结构上类似有机高分子絮凝剂,具有较强的吸附、架桥和卷扫作用。因此把聚硅 酸与无机铁铝盐絮凝剂复合,可以制备一系列性能稳定的新型无机高分子絮凝剂,即能发挥聚硅酸的优势,又能 弥补铝铁絮凝剂自身的不足。此外无机絮凝剂中引入阴离子如硫酸根离子、磷酸根离子也能起到增聚作用,提高 絮凝效果。
基于污泥发酵产絮凝剂与PAC的复合絮凝剂的制备方法[发明专利]
专利名称:基于污泥发酵产絮凝剂与PAC的复合絮凝剂的制备方法
专利类型:发明专利
发明人:杨春平,彭蓝艳,吴斌,程燕,何慧军,吕黎,何闪英
申请号:CN201310375856.2
申请日:20130827
公开号:CN103408146A
公开日:
20131127
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明涉及一种由生物絮凝剂(MBF-R)和聚合氯化铝(PAC)复合而成的复合絮凝剂的制备方法,具体包括:将剩余污泥和养殖废水分别在高温灭菌,然后取灭菌后污泥上清液和养殖废水按比例混合成培养基A,将红平红球菌接种至培养基A中活化驯化,驯化后,菌液接种至一个新的培养基A于发酵培养;直接将离心后的发酵液上清液与调好碱化度的PAC按体积比1:(6-11)的比例混合。
本发明方法避免了传统培养基高成本的不足,产品在酸性pH下也能有较好的絮凝效果,降低了PAC的投加量至少30%,降低了废水絮凝处理的成本。
申请人:浙江工商大学
地址:310018 浙江省杭州市下沙高教园区学正街18号
国籍:CN
代理机构:杭州裕阳专利事务所(普通合伙)
代理人:应圣义
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新型聚铝硅复合絮凝剂的制备及性能研究
新型聚铝硅复合絮凝剂的制备及性能研究
宋永会;栾兆坤
【期刊名称】《环境化学》
【年(卷),期】1997(16)6
【摘要】本文初步制备了两种新型聚铝硅复合絮凝剂:聚铝硅(含活化硅酸聚合铝,PACSi)和聚硅铝(聚硅酸硫酸铝,PSiAS).研究对比了PACSi,PSiAS与PAC的絮凝性能,考察了硅酸聚合程度,硅、铝含量对其絮凝性能的影响。
结果表明,提高硅酸聚合程度或硅、铝含量的增加均有利于增强絮凝性能,且随[Si]/[Al]比值的提高,其絮凝性能也明显增强。
在铝含量相同情况下,聚铝硅和聚硅铝的絮凝性能均优于聚合氯化铝。
【总页数】5页(P541-545)
【关键词】聚铝硅;复合絮凝剂;凝聚絮凝;性能
【作者】宋永会;栾兆坤
【作者单位】山东矿业学院化工系;中国科学院生态环境研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TQ314.253;X131
【相关文献】
1.新型聚硅氯化铁铝絮凝剂的制备及性能 [J], 叶蔚君;魏在山;胡芳
2.新型铝硅复合絮凝剂的制备及其絮凝性能研究 [J], 赵奎霞;李中和;赵华章;栾兆坤
3.聚铝铁硅复合型絮凝剂的制备及絮凝性能研究 [J], 王黎明;沈勇;张惠芳;丁颖;孙楠
4.新型复合聚硅硫酸铁铝的制备及性能研究 [J], 魏在山;徐晓军;宁平
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聚合三氯化铝结构及絮凝作用机理
根据实验结果,如果把凝聚絮凝除浊率达到70%以上时,作为良好凝聚絮凝围,不同pH值时传统铝盐与聚合铝的凝聚絮凝区域图综合概况绘于图10中。图中曲线A与B区间是聚合铝的良好絮凝区域,其中曲线Ⅰ为EM=0的聚合铝最佳絮凝曲线。图中A与C曲线区间则是传统铝盐的良好凝聚围,曲线Ⅱ为EM=0的铝盐最佳凝聚絮凝曲线。聚合铝的絮凝区域实际上是将铝盐的凝聚区域包括在,且有显著展宽。曲线A左侧围为除浊效率降低的再稳定区。曲线B右下侧围为除浊效果不好的不良凝聚区。显然曲线A左侧与C右下侧围,即铝盐不良凝聚区和再稳定作用区间仍有很大的面积是处于聚合铝的良好絮凝区。因此,这一粗略的絮凝区域图可清楚地显示出聚合铝与传统铝的絮凝工作区域差异,从而反映了它们作用机理的不同。聚合铝的良好絮凝工作围要比传统铝宽得多,在相同条件下达到EM=0时的最佳絮凝效果,聚合铝所需剂量要比传统铝盐低得多。在低pH时(pH=5~6),凝聚脱稳区围较为狭窄;当7.0<pH<9.0时,粘结絮凝区间明显展宽;在pH>9.0时,剂量较大时聚合铝仍能获得较好的除浊效果,而传统铝则无明显的除浊效果。在高pH悬浊液中,传统铝盐投加后的水解沉淀趋势增强,比较容易水解生成电荷较低的凝胶态或沉淀物Al(OH)3,不再能使凝絮微粒电荷显著降低,而对于聚合铝盐大分子形态较为稳定,仍能保持较高电荷,发挥强的电中和/凝聚作用,这也正是聚合铝可以适应更宽广pH围的水质净化的原因。
Al2X6中的卤桥,[(H2O)4Al(OH)2Al(OH2)4]4+中的羟桥等,如图6所示。
图6 [(H2O)4Al(OH)2Al(OH2)4]4+和Al2(OR)6的结构
二、聚合铝的水解反应及水解产物结构特征
1、聚合铝的水解反应
聚合铝实际是铝盐水解-聚合-沉淀反应过程的动力学中间产物,属于羟基多核络合离子,不同领域的研究者对此进行了大量的研究工作,但由于铝的水解聚合反应过程及其形态转化错综复杂,形态分布、转化机理及结构特征至今仍是众说纷纭,表1列出了有关文献所提出的铝水解聚合反应过程及其可能生成的各种铝羟基形态和平衡常数。
聚硅酸铝铁絮凝剂的制备与应用研究
未来展望
未来对于聚铁基复合絮凝剂的研究将主要集中在以下几个方面:1)优化制 备工艺,提高生产效率;2)研究其结构与性能的关系,以实现更精准的设计和 优化;3)研究和改进其应用条件和范围,以提高其在各种不同水质和水处理要 求下的效果;4)
研究其作用机理和絮凝机制,以更深入地理解其工作原理;5)探索新型的 聚铁基复合絮凝剂,以满足日益严格的环保要求和更高的处理效率需求。
实验结果表明,反应温度和压力的提高有利于聚硅酸铝铁絮凝剂的聚合反应, 从而提高产率。但过高的反应温度和压力会导致副反应增多,影响产品的品质。 因此,选择适宜的反应温度和压力至关重要。
3、反应时间对制备工艺的影响 反应时间的增加会使聚硅酸铝铁 絮凝剂的聚合程度提高
31、聚硅酸铝铁絮凝剂的应用效 果
应用研究
聚铁基复合絮凝剂在水处理、冶金、纺织等行业具有广泛的应用。在污水处 理领域,聚铁基复合絮凝剂可以有效地去除水中的有机物、悬浮物、重金属离子 等杂质,提高水质;在冶金领域,聚铁基复合絮凝剂可用于提取和分离金属离子; 在纺织领域,聚铁基复合絮凝剂可用于染料废水的脱色处理。
结论
聚铁基复合絮凝剂作为一种高效、环保的絮凝剂,在各个领域的应用显示出 广阔的前景。然而,其制备和应用的机理仍需进一步深入研究,以提高其制备效 率和絮凝效果。此外,聚铁基复合絮凝剂的生物降解性和环境影响也需要进一步 探讨,以便更好地实现环保和可持续发展的目标。
2、实验设备
实验所需设备包括电子天平、搅拌器、温度计、高压反应釜等。
3、制备工艺
(1)按照一定比例将无机盐类、聚合剂和稳定剂溶解于水中,得到混合溶液。 (2)将混合溶液放入高压反应釜中,在一定温度和压力下反应一定时间。 (3)反 应结束后,冷却至室温,得到聚硅酸铝铁絮凝剂。
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作 者 简介
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通 讯联系 人
实验 部 分
中 国化 学 会第 七届 水 处理 化 学 大会 暨 学 术研 讨会 论 文 集
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主 要 实验 仪器 及 材 料
7 8 IA 型磁力加热 搅 拌 器
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中 国化 学会 第七 届 水 处 理化 学大会 暨 学术 研讨 会 论文 集
聚 合 铝基 复合 絮 凝 剂 的结构 特性 研 究
王燕 高 宝玉 岳 钦艳 刘 莉 莉 初永 宝 ( 山东大学环 境科 学与 工 程学院 济 南 25 0 1 0
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