PAFC_CPAM高分子杂合絮凝剂表征及絮凝效果分析
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
取一定量的 ＰＡＦＣ 溶 液，在 磁 力 搅 拌 下 控 制 反应温度，按预定 的 质 量 比 以 一 定 速 度 缓 慢 滴 加
０．５ｇ／Ｌ ＣＰＡＭ 溶液，滴加完毕后静置熟化２４ｈ， 浓缩、定容后即 得 一 定 质 量 分 数 的 ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 高分子杂合 絮 凝 剂。 根 据 极 差 分 析，综 合 平 衡 诸
收 稿 日 期 ：２０１１－０７－２０ 基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 （２０９７６１４１）；湖 北 省 教 育 厅 重 大 产 学 研 资 助 项 目 （Ｃ２０１００１９）． 作 者 简 介 ：刘 文 敏 （１９８７－），男 ，武 汉 科 技 大 学 硕 士 生 ．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｗｍ３２７３９１１＠１６３．ｃｏｍ 通 讯 作 者 ：王 光 华 （１９５３－），男 ，武 汉 科 技 大 学 教 授 ，博 士 生 导 师 ．Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｇｈｕａｈ＠２１ｃｎ．ｃｏｍ
３ 结论
（１）ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 最 佳 合 成 条 件 是，ＰＡＦＣ 与 ＣＰＡＭ 的质量比为１００∶１，碱化度为１．５。
（２）ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 对 ＣＯＤＣｒ去 除 率 随 絮 凝 剂 投加量增大呈先 增 大 后 减 小 趋 势，最 大 去 除 率 达 ５２．１７％ 。
（３）ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 的 合 成 机 理 为 ＰＡＦＣ 与 ＣＰＡＭ 之间发生了 化 学 反 应，ＰＡＦＣ 通 过 氢 键 桥 联作用被“接枝”到 ＣＰＡＭ 链上。
（武汉科技大学化学工程与技术学院，湖北 武汉，４３００８１）
摘要：以结晶氯化铝、结晶氯化铁和阳离子聚丙烯酰胺为原料，合成 ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 高分子 杂 合 絮 凝 剂，考 察 其 絮凝效果。结果表明，ＰＦＡＣ－ＣＰＡＭ 的最佳合成条件是，无 机 混 凝 剂 与 有 机 絮 凝 剂 质 量 比 为 １００∶１，碱 化 度 为１．５；ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 对 ＣＯＤＣｒ去除率随絮凝剂投加量增大呈先增大后减小趋势，最 大 去 除 率 可 达 ５２．１７％。 ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 合成机理为，ＰＡＦＣ与ＣＰＡＭ 之间发生了化学反应，ＰＡＦＣ 通过氢键桥联作用接枝到 ＣＰＡＭ 链上。 关 键 词 ：合 成 ；杂 合 絮 凝 剂 ；质 量 比 ；碱 化 度 ；ＣＯＤ 中 图 分 类 号 ：ＴＱ３１４ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１６７４－３６４４（２０１２）０２－０１４１－０３
剂 ＰＡＦＣ－ＣＴＳ 的 制 备 及 其 在 废 水 处 理 中 的 应 用 ［Ｊ］．水 处 理 技 术 ，２００９，３５（４）：８６－８７． ［５］ 章兴华，周丽芸，汤敏．聚合氯化铝铁的红 外 光 谱 研 究 ［Ｊ］．光 谱 学 与 光 谱 分 析 ，２００２，２２（１）：３９－４１． ［６］ Ｗｏｌｌｍａｎｎ Ｇ，Ｈｅｎｄｒｉｃｋｓｏｎ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｈｙｓｉ－ ｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｏｘｉｄａｔｉｏｎｓ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｆ ｏｘｙ－ｂｒｉｄｇｅｄ ｂｉｎｎｃｅａｒ ｉｒｏｎ （Ⅲ ）ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ ｍｉｘｅｄ－ｖａｌｅｎｃｅ ｄｉｉｒｏｎ （Ⅲ ，Ⅳ ）ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ［Ｊ］．Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９７７， １６：７２３－７３３． ［７］ 刘万毅，吴 尚 芝．复 合 增 聚 型 铁 铝 无 机 高 分 子 絮 凝 剂 ＰＡＦＣＳ的红 外 光 谱 研 究 ［Ｊ］．宁 夏 大 学 学 报：自 然 科 学 版 ，１９９６，１７（２）：３６－４１． ［８］ Ｎｏｐｐａｋｕｎｄｉｌｏｇｒａｔ Ｓ，Ｎａｎａｋｏｒｎ Ｐ，Ｊｉｎｓａｒｔ Ｗ，ｅｔ ａｌ． Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ／ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ－ｂａｓｅｄ ａｌｕｍｉ－ ｎｕｍ ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔ ｆｏｒ ｄｙｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｘｔｉｌｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１０，５０：１ ５３５－１ ５４６． ［９］ Ｎｏｐｐａｋｕｎｄｉｌｏｇｒａｔ Ｓ，Ｎａｎａｋｏｒｎ Ｐ，Ｓｏｎｊａｉｐａｎｉｃｈ Ｋ， ｅｔ ａｌ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ－ ｂａｓｅｄ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔ ｆｏｒ ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉ－ ｅｎｃｅ，２００９（１１４）：２ ５６４－２ ５７５．
图２ ＰＡＦＣ、ＣＰＡＭ、ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 的红外光谱 Ｆｉｇ．２ＦＴＩＲ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ＰＡＦＣ，ＣＰＡＭ，ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ
２．３ ＳＥＭ 分析 ＰＡＦＣ、ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 的 ＳＥＭ 图 如 图 ３ 所
示。从图 ３ 中 可 看 出，ＰＡＦＣ 与 ＣＰＡＭ 杂 合 后， ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 颗粒表面形 貌 发 生 了 改 变。ＰＡＦＣ 表 面 为 光 滑 、平 整 结 构 ，几 乎 看 不 到 微 孔 ；而 ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ表 面 为 皱 褶 、多 孔 疏 松 结 构 ，且 呈 现 出 鳞 片 状，其 比 表 面 积 明 显 大 于 ＰＡＦＣ。 ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ微 观 结 构 表 明 其 具 有 较 高 的 吸 附
图１ 不同絮凝剂对 ＣＯＤＣｒ去除率的影响 Ｆｉｇ．１ＣＯＤＣｒｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔｓ
２．２ ＩＲ 分析 ＰＡＦＣ、ＣＰＡＭ、ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 的 ＩＲ 谱 图 如
图２所 示 。从 图２中 可 看 出 ，ＰＡＦＣ 谱 线 上 ， ３ ４０４ｃｍ－１处的强吸收峰为羟基伸缩 振 动 叠 加 所 致，６６７ｃｍ－１处的峰为 表 面 与 整 体 Ｆｅ—Ｏ—Ｈ 弯 曲振动所 致，由 此 可 知，合 成 ＰＡＦＣ 有 聚 合 态 存 在［６－７］。ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 谱 线 上，３ ２００ ～ ３ ６００ ｃｍ－１之 间 的 强 吸 收 峰 是 为 ＰＡＦＣ 的—ＯＨ 和 ＣＰＡＭ 中 Ｃ—Ｈ、Ｎ—Ｈ 的 伸 缩 振 动 吸 收 峰 相 互 发生了重叠，且表明 ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 分子间存在大 量 由 Ｏ— Ｈ 、Ｎ— Ｈ 形 成 的 链 内 、链 间 氢 键 ；在 １ ６４０ｃｍ－１和 １ ６８０ｃｍ－１处 的 强 吸 收 峰 表 明，羧 酸 根 离 子 与 铝 、铁 离 子 之 间 存 在 相 互 作 用 ，也 证 明
了 ＰＡＦＣ 与 ＣＰＡＭ 进行了复合 。 ［８］ 此外，ＰＡＦＣ－ ＣＰＡＭ 在３ ４００、１ ６４０、６６０ｃｍ－１ 处 均 发 生 了 蓝 移，由 此 可 以 推 断，ＰＡＦＣ 与 ＣＰＡＭ 先 借 助 氢 键 形成氢键 聚 合 体，然 后 与 ＰＡＦＣ 中 聚 铝、聚 铁 基 团通过羟 基 桥 联 作 用 以 配 位 键 将 ＰＡＦＣ 引 入 到 ＣＰＡＭ 长链上，从而形成新的聚合物。
（ａ）ＰＡＦＣ
（ｂ）ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 图３ ＰＡＦＣ、ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 的 ＳＥＭ 照片 Ｆｉｇ．３ＳＥＭ ｉｍａｇｅｓ ｏｆ ＰＡＦＣ，ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ
２０１２ 年 第 ２ 期
刘文敏，等：ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 高分子杂合絮凝剂表征及絮凝效果分析
１４３
性，这种形貌上 的 改 变，说 明 了 ＰＡＦＣ 与 ＣＰＡＭ 两者间发生了化学反应 。 ［９］
色度 ７００～８００
１．２ ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 高分子杂合絮凝剂制备 取 一 定 量 ＡｌＣｌ３ ·６Ｈ２Ｏ和ＦｅＣｌ３ ·６Ｈ２Ｏ，
溶解于蒸馏水中，配制成浓度为１ｍｏｌ／Ｌ 的溶液， 在 磁 力 搅 拌 器 作 用 下 ，以 一 定 速 度 缓 慢 滴 加
０．５ｍｏｌ／Ｌ ＮａＯＨ 溶 液，制 成 碱 化 度 Ｂ 为 ２ 的 聚 合氯化铝 铁 （ＰＡＦＣ，［Ａｌ ３＋ ］／［Ｆｅ３＋ ］为 ９∶１），静 置 熟 化 ２４ｈ。
检测仪器 为：ＶＥＲＴＥＸ７０ 型 红 外 光 谱 仪 （德 国 Ｂｒｕｋｅｒ公 司）；ＸＬ３０ ＴＭＰ 型 扫 描 电 镜 （荷 兰
ＰＨＩＬＩＰＳ 公 司 ）。
表 １ 原 水 水 质 指 标
Ｔａｂｌｅ １Ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｒａｗ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ
温 度／℃ ３０±２
ｐＨ 值 ７～８
ＣＯＤ／ｍｇ·Ｌ－１ １５０～２００
１４２
武汉科技大学学报
２０１２ 年 第 ２ 期
ＣＯＤＣｒ、色 度。ＣＯＤ 测 定 采 用 重 铬 酸 钾 法 （ＧＢ／ １１９１４—８９），色 度 测 定 采 用 铂 钴 比 色 法 （ＧＢ／ １１９０３—８９）。 用 去 除 率 作 为 衡 量 指 标 。
２ 结果与讨论
２．１ 絮 凝 效 果 分 析 不同絮凝剂对 ＣＯＤＣｒ去除率的影响如图１所
［３］ Ｌｅｅ Ｋ Ｅ，Ｔｅｎｇ Ｔ Ｔ，Ｍｏｒａｄ Ｎ，ｅｔ ａｌ．Ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｎｏｖｅｌ ｆｅｒｒｉｃ ｃｈｌｏｒｉｄｅ－ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅ （ＦｅＣｌ３－ＰＡＭ ）ｈｙｂｒｉｄ ｐｏｌｙｍｅｒ［Ｊ］．Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ，
２０１１（２６６）：１０８． ［４］ 孔爱平，王 九 思，武 鹏 华，等．无 机 与 有 机 复 合 絮 凝
本文 通 过 对 ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 高 分 子 杂 合 絮 凝 剂的合成，研究其 最 佳 合 成 条 件 及 其 用 于 焦 化 废 水再生处理效果。
１ 实验
１．１ 实 验 材 料 及 仪 器 实 验 材 料 为 结 晶 氯 化 铝 、结 晶 氯 化 铁 、氢 氧 化
钠 （以 上 均 为 分 析 纯 ）、阳 离 子 聚 丙 烯 酰 胺 （ＣＰＡＭ，工业品 级）。 废 水 取 自 某 焦 化 厂 生 化 处 理 后 的 二 沉 池 水 ，原 水 水 质 指 标 如 表 １ 所 示 。
示。由图 １ 可 看 出，ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 对 ＣＯＤ 去 除 率明 显 高 于 ＡｌＣｌ３、ＣＰＡＭ 对 ＣＯＤ 的 去 除 率； ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 对 ＣＯＤＣｒ去 除 率 随 絮 凝 剂 投 加 量 的 增 大 呈 先 增 大 后 减 小 趋 势，最 大 去 除 率 可 达 ５２．１７％。其原因为，ＰＡＦＣ 是一种阳离子型无机 高分子混凝剂，其 絮 凝 机 理 主 要 为 吸 附／电 中 和， ＣＰＡＭ 的 絮 凝 机 理 主 要 为 吸 附／桥 架［５］，ＰＡＦＣ－ ＣＰＡＭ 投加量增大，其 电 中 和 能 力 和 吸 附 桥 架 作 用同时增强，较强 的 静 电 中 和 与 吸 附 桥 架 作 用 使 废水中的有机 物 及 悬 浮 颗 粒 迅 速 沉 降，故 ＣＯＤＣｒ 去除率增大；当 ＣＯＤＣｒ去除率增大到极限值后，水 中大部分有机物 及 悬 浮 颗 粒 已 被 去 除，若 继 续 增 大絮凝剂投加量，则由于 ＣＰＡＭ 本身为一种有机 物会使废水中 ＣＯＤＣｒ含 量 增 加，因 而 导 致 ＣＯＤＣｒ 去除率下降。
参考文献
［１］ 赵晓帅，牛钰．国 内 焦 化 废 水 处 理 技 术 探 讨 ［Ｊ］．中 国 环 境 管 理 干 部 学 院 学 报 ，２００８，１８（２）：７９．
［２］ Ｓ Ｋ Ｒａｔｈ，Ｒ Ｐ Ｓｉｎｇｈ．Ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｇｒａｆｔｅｄ ａｎｄ ｕｎｇｒａｆｔｅｄ ｓｔａｒｃｈ，ａｍｙｌｏｓｅ，ａｎｄ ａｍｙ－ ｌｏｐｅｃｔｉｎ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９７，６６ （９）：１ ７２１－１ ７２９．
第 ３５ 卷 第 ２ 期 ２０１２ 年 ４ 月
武汉科技大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１２
Hale Waihona Puke Baidu
ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 高分子杂合絮凝剂表征 及絮凝效果分析
刘文敏，王光华，李文兵，刘 奇，雷 琪，杨书琴
因素，选 取 ｗ（ＰＡＦＣ）／ｗ（ＣＰＡＭ）为 １００∶１、碱 化度为 １．５ 作 为 ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 高 分 子 杂 合 絮 凝 剂的最佳合成条件。
１．３ 净 化 处 理 在２５０ｍＬ 烧杯中加入２００ｍＬ 焦化废水，投
加一 定 量 絮 凝 剂，以 １５０ｒ／ｍｉｎ 的 转 速 搅 拌 ２ ｍｉｎ，再以５０ｒ／ｍｉｎ的转 速 搅 拌 ５ ｍｉｎ，静 置 沉 降 ２０ ｍｉｎ，于液面下３ｃｍ 处 吸 取 一 定 量 清 液，测 定
降低焦化废水的色度和浊度一般采用的是絮 凝法［１］，无机高 分 子 混 凝 剂 和 有 机 高 分 子 絮 凝 剂 是其中较常用的两种高分子絮凝剂。无机高分子 混凝剂在絮凝效 果 方 面 优 于 传 统 絮 凝 剂，但 存 在 投加 量 大、污 泥 多、沉 降 速 度 慢 等 缺 点；有 机 絮 凝 剂具有沉降速度快、投药量少等优点［２］，但生产 成 本较高。近年来，无机－有机杂合絮凝剂因其高 效 性和低成本而受到广泛关注 。 ［３］ 高分子杂合絮 凝 剂综合利用了无机絮凝剂的高电荷密度和有机絮 凝 剂 吸 附 桥 架 作 用 ，既 增 强 了 两 者 的 协 同 作 用 ，又 弥 补 了 两 者 的 缺 点 ，且 采 用 的 是 一 步 投 加 方 式 ，较 之 于 两 步 投 加 的 复 配 絮 凝 剂，节 省 了 人 力 和 物 力 。 ［４］
０．５ｇ／Ｌ ＣＰＡＭ 溶液，滴加完毕后静置熟化２４ｈ， 浓缩、定容后即 得 一 定 质 量 分 数 的 ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 高分子杂合 絮 凝 剂。 根 据 极 差 分 析，综 合 平 衡 诸
收 稿 日 期 ：２０１１－０７－２０ 基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 （２０９７６１４１）；湖 北 省 教 育 厅 重 大 产 学 研 资 助 项 目 （Ｃ２０１００１９）． 作 者 简 介 ：刘 文 敏 （１９８７－），男 ，武 汉 科 技 大 学 硕 士 生 ．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｗｍ３２７３９１１＠１６３．ｃｏｍ 通 讯 作 者 ：王 光 华 （１９５３－），男 ，武 汉 科 技 大 学 教 授 ，博 士 生 导 师 ．Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｇｈｕａｈ＠２１ｃｎ．ｃｏｍ
３ 结论
（１）ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 最 佳 合 成 条 件 是，ＰＡＦＣ 与 ＣＰＡＭ 的质量比为１００∶１，碱化度为１．５。
（２）ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 对 ＣＯＤＣｒ去 除 率 随 絮 凝 剂 投加量增大呈先 增 大 后 减 小 趋 势，最 大 去 除 率 达 ５２．１７％ 。
（３）ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 的 合 成 机 理 为 ＰＡＦＣ 与 ＣＰＡＭ 之间发生了 化 学 反 应，ＰＡＦＣ 通 过 氢 键 桥 联作用被“接枝”到 ＣＰＡＭ 链上。
（武汉科技大学化学工程与技术学院，湖北 武汉，４３００８１）
摘要：以结晶氯化铝、结晶氯化铁和阳离子聚丙烯酰胺为原料，合成 ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 高分子 杂 合 絮 凝 剂，考 察 其 絮凝效果。结果表明，ＰＦＡＣ－ＣＰＡＭ 的最佳合成条件是，无 机 混 凝 剂 与 有 机 絮 凝 剂 质 量 比 为 １００∶１，碱 化 度 为１．５；ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 对 ＣＯＤＣｒ去除率随絮凝剂投加量增大呈先增大后减小趋势，最 大 去 除 率 可 达 ５２．１７％。 ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 合成机理为，ＰＡＦＣ与ＣＰＡＭ 之间发生了化学反应，ＰＡＦＣ 通过氢键桥联作用接枝到 ＣＰＡＭ 链上。 关 键 词 ：合 成 ；杂 合 絮 凝 剂 ；质 量 比 ；碱 化 度 ；ＣＯＤ 中 图 分 类 号 ：ＴＱ３１４ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１６７４－３６４４（２０１２）０２－０１４１－０３
剂 ＰＡＦＣ－ＣＴＳ 的 制 备 及 其 在 废 水 处 理 中 的 应 用 ［Ｊ］．水 处 理 技 术 ，２００９，３５（４）：８６－８７． ［５］ 章兴华，周丽芸，汤敏．聚合氯化铝铁的红 外 光 谱 研 究 ［Ｊ］．光 谱 学 与 光 谱 分 析 ，２００２，２２（１）：３９－４１． ［６］ Ｗｏｌｌｍａｎｎ Ｇ，Ｈｅｎｄｒｉｃｋｓｏｎ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｈｙｓｉ－ ｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｏｘｉｄａｔｉｏｎｓ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｆ ｏｘｙ－ｂｒｉｄｇｅｄ ｂｉｎｎｃｅａｒ ｉｒｏｎ （Ⅲ ）ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ ｍｉｘｅｄ－ｖａｌｅｎｃｅ ｄｉｉｒｏｎ （Ⅲ ，Ⅳ ）ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ［Ｊ］．Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９７７， １６：７２３－７３３． ［７］ 刘万毅，吴 尚 芝．复 合 增 聚 型 铁 铝 无 机 高 分 子 絮 凝 剂 ＰＡＦＣＳ的红 外 光 谱 研 究 ［Ｊ］．宁 夏 大 学 学 报：自 然 科 学 版 ，１９９６，１７（２）：３６－４１． ［８］ Ｎｏｐｐａｋｕｎｄｉｌｏｇｒａｔ Ｓ，Ｎａｎａｋｏｒｎ Ｐ，Ｊｉｎｓａｒｔ Ｗ，ｅｔ ａｌ． Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ／ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ－ｂａｓｅｄ ａｌｕｍｉ－ ｎｕｍ ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔ ｆｏｒ ｄｙｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｘｔｉｌｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１０，５０：１ ５３５－１ ５４６． ［９］ Ｎｏｐｐａｋｕｎｄｉｌｏｇｒａｔ Ｓ，Ｎａｎａｋｏｒｎ Ｐ，Ｓｏｎｊａｉｐａｎｉｃｈ Ｋ， ｅｔ ａｌ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ－ ｂａｓｅｄ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔ ｆｏｒ ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉ－ ｅｎｃｅ，２００９（１１４）：２ ５６４－２ ５７５．
图２ ＰＡＦＣ、ＣＰＡＭ、ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 的红外光谱 Ｆｉｇ．２ＦＴＩＲ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ＰＡＦＣ，ＣＰＡＭ，ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ
２．３ ＳＥＭ 分析 ＰＡＦＣ、ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 的 ＳＥＭ 图 如 图 ３ 所
示。从图 ３ 中 可 看 出，ＰＡＦＣ 与 ＣＰＡＭ 杂 合 后， ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 颗粒表面形 貌 发 生 了 改 变。ＰＡＦＣ 表 面 为 光 滑 、平 整 结 构 ，几 乎 看 不 到 微 孔 ；而 ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ表 面 为 皱 褶 、多 孔 疏 松 结 构 ，且 呈 现 出 鳞 片 状，其 比 表 面 积 明 显 大 于 ＰＡＦＣ。 ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ微 观 结 构 表 明 其 具 有 较 高 的 吸 附
图１ 不同絮凝剂对 ＣＯＤＣｒ去除率的影响 Ｆｉｇ．１ＣＯＤＣｒｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔｓ
２．２ ＩＲ 分析 ＰＡＦＣ、ＣＰＡＭ、ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 的 ＩＲ 谱 图 如
图２所 示 。从 图２中 可 看 出 ，ＰＡＦＣ 谱 线 上 ， ３ ４０４ｃｍ－１处的强吸收峰为羟基伸缩 振 动 叠 加 所 致，６６７ｃｍ－１处的峰为 表 面 与 整 体 Ｆｅ—Ｏ—Ｈ 弯 曲振动所 致，由 此 可 知，合 成 ＰＡＦＣ 有 聚 合 态 存 在［６－７］。ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 谱 线 上，３ ２００ ～ ３ ６００ ｃｍ－１之 间 的 强 吸 收 峰 是 为 ＰＡＦＣ 的—ＯＨ 和 ＣＰＡＭ 中 Ｃ—Ｈ、Ｎ—Ｈ 的 伸 缩 振 动 吸 收 峰 相 互 发生了重叠，且表明 ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 分子间存在大 量 由 Ｏ— Ｈ 、Ｎ— Ｈ 形 成 的 链 内 、链 间 氢 键 ；在 １ ６４０ｃｍ－１和 １ ６８０ｃｍ－１处 的 强 吸 收 峰 表 明，羧 酸 根 离 子 与 铝 、铁 离 子 之 间 存 在 相 互 作 用 ，也 证 明
了 ＰＡＦＣ 与 ＣＰＡＭ 进行了复合 。 ［８］ 此外，ＰＡＦＣ－ ＣＰＡＭ 在３ ４００、１ ６４０、６６０ｃｍ－１ 处 均 发 生 了 蓝 移，由 此 可 以 推 断，ＰＡＦＣ 与 ＣＰＡＭ 先 借 助 氢 键 形成氢键 聚 合 体，然 后 与 ＰＡＦＣ 中 聚 铝、聚 铁 基 团通过羟 基 桥 联 作 用 以 配 位 键 将 ＰＡＦＣ 引 入 到 ＣＰＡＭ 长链上，从而形成新的聚合物。
（ａ）ＰＡＦＣ
（ｂ）ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 图３ ＰＡＦＣ、ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 的 ＳＥＭ 照片 Ｆｉｇ．３ＳＥＭ ｉｍａｇｅｓ ｏｆ ＰＡＦＣ，ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ
２０１２ 年 第 ２ 期
刘文敏，等：ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 高分子杂合絮凝剂表征及絮凝效果分析
１４３
性，这种形貌上 的 改 变，说 明 了 ＰＡＦＣ 与 ＣＰＡＭ 两者间发生了化学反应 。 ［９］
色度 ７００～８００
１．２ ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 高分子杂合絮凝剂制备 取 一 定 量 ＡｌＣｌ３ ·６Ｈ２Ｏ和ＦｅＣｌ３ ·６Ｈ２Ｏ，
溶解于蒸馏水中，配制成浓度为１ｍｏｌ／Ｌ 的溶液， 在 磁 力 搅 拌 器 作 用 下 ，以 一 定 速 度 缓 慢 滴 加
０．５ｍｏｌ／Ｌ ＮａＯＨ 溶 液，制 成 碱 化 度 Ｂ 为 ２ 的 聚 合氯化铝 铁 （ＰＡＦＣ，［Ａｌ ３＋ ］／［Ｆｅ３＋ ］为 ９∶１），静 置 熟 化 ２４ｈ。
检测仪器 为：ＶＥＲＴＥＸ７０ 型 红 外 光 谱 仪 （德 国 Ｂｒｕｋｅｒ公 司）；ＸＬ３０ ＴＭＰ 型 扫 描 电 镜 （荷 兰
ＰＨＩＬＩＰＳ 公 司 ）。
表 １ 原 水 水 质 指 标
Ｔａｂｌｅ １Ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｒａｗ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ
温 度／℃ ３０±２
ｐＨ 值 ７～８
ＣＯＤ／ｍｇ·Ｌ－１ １５０～２００
１４２
武汉科技大学学报
２０１２ 年 第 ２ 期
ＣＯＤＣｒ、色 度。ＣＯＤ 测 定 采 用 重 铬 酸 钾 法 （ＧＢ／ １１９１４—８９），色 度 测 定 采 用 铂 钴 比 色 法 （ＧＢ／ １１９０３—８９）。 用 去 除 率 作 为 衡 量 指 标 。
２ 结果与讨论
２．１ 絮 凝 效 果 分 析 不同絮凝剂对 ＣＯＤＣｒ去除率的影响如图１所
［３］ Ｌｅｅ Ｋ Ｅ，Ｔｅｎｇ Ｔ Ｔ，Ｍｏｒａｄ Ｎ，ｅｔ ａｌ．Ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｎｏｖｅｌ ｆｅｒｒｉｃ ｃｈｌｏｒｉｄｅ－ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅ （ＦｅＣｌ３－ＰＡＭ ）ｈｙｂｒｉｄ ｐｏｌｙｍｅｒ［Ｊ］．Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ，
２０１１（２６６）：１０８． ［４］ 孔爱平，王 九 思，武 鹏 华，等．无 机 与 有 机 复 合 絮 凝
本文 通 过 对 ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 高 分 子 杂 合 絮 凝 剂的合成，研究其 最 佳 合 成 条 件 及 其 用 于 焦 化 废 水再生处理效果。
１ 实验
１．１ 实 验 材 料 及 仪 器 实 验 材 料 为 结 晶 氯 化 铝 、结 晶 氯 化 铁 、氢 氧 化
钠 （以 上 均 为 分 析 纯 ）、阳 离 子 聚 丙 烯 酰 胺 （ＣＰＡＭ，工业品 级）。 废 水 取 自 某 焦 化 厂 生 化 处 理 后 的 二 沉 池 水 ，原 水 水 质 指 标 如 表 １ 所 示 。
示。由图 １ 可 看 出，ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 对 ＣＯＤ 去 除 率明 显 高 于 ＡｌＣｌ３、ＣＰＡＭ 对 ＣＯＤ 的 去 除 率； ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 对 ＣＯＤＣｒ去 除 率 随 絮 凝 剂 投 加 量 的 增 大 呈 先 增 大 后 减 小 趋 势，最 大 去 除 率 可 达 ５２．１７％。其原因为，ＰＡＦＣ 是一种阳离子型无机 高分子混凝剂，其 絮 凝 机 理 主 要 为 吸 附／电 中 和， ＣＰＡＭ 的 絮 凝 机 理 主 要 为 吸 附／桥 架［５］，ＰＡＦＣ－ ＣＰＡＭ 投加量增大，其 电 中 和 能 力 和 吸 附 桥 架 作 用同时增强，较强 的 静 电 中 和 与 吸 附 桥 架 作 用 使 废水中的有机 物 及 悬 浮 颗 粒 迅 速 沉 降，故 ＣＯＤＣｒ 去除率增大；当 ＣＯＤＣｒ去除率增大到极限值后，水 中大部分有机物 及 悬 浮 颗 粒 已 被 去 除，若 继 续 增 大絮凝剂投加量，则由于 ＣＰＡＭ 本身为一种有机 物会使废水中 ＣＯＤＣｒ含 量 增 加，因 而 导 致 ＣＯＤＣｒ 去除率下降。
参考文献
［１］ 赵晓帅，牛钰．国 内 焦 化 废 水 处 理 技 术 探 讨 ［Ｊ］．中 国 环 境 管 理 干 部 学 院 学 报 ，２００８，１８（２）：７９．
［２］ Ｓ Ｋ Ｒａｔｈ，Ｒ Ｐ Ｓｉｎｇｈ．Ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｇｒａｆｔｅｄ ａｎｄ ｕｎｇｒａｆｔｅｄ ｓｔａｒｃｈ，ａｍｙｌｏｓｅ，ａｎｄ ａｍｙ－ ｌｏｐｅｃｔｉｎ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９７，６６ （９）：１ ７２１－１ ７２９．
第 ３５ 卷 第 ２ 期 ２０１２ 年 ４ 月
武汉科技大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１２
Hale Waihona Puke Baidu
ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 高分子杂合絮凝剂表征 及絮凝效果分析
刘文敏，王光华，李文兵，刘 奇，雷 琪，杨书琴
因素，选 取 ｗ（ＰＡＦＣ）／ｗ（ＣＰＡＭ）为 １００∶１、碱 化度为 １．５ 作 为 ＰＡＦＣ－ＣＰＡＭ 高 分 子 杂 合 絮 凝 剂的最佳合成条件。
１．３ 净 化 处 理 在２５０ｍＬ 烧杯中加入２００ｍＬ 焦化废水，投
加一 定 量 絮 凝 剂，以 １５０ｒ／ｍｉｎ 的 转 速 搅 拌 ２ ｍｉｎ，再以５０ｒ／ｍｉｎ的转 速 搅 拌 ５ ｍｉｎ，静 置 沉 降 ２０ ｍｉｎ，于液面下３ｃｍ 处 吸 取 一 定 量 清 液，测 定
降低焦化废水的色度和浊度一般采用的是絮 凝法［１］，无机高 分 子 混 凝 剂 和 有 机 高 分 子 絮 凝 剂 是其中较常用的两种高分子絮凝剂。无机高分子 混凝剂在絮凝效 果 方 面 优 于 传 统 絮 凝 剂，但 存 在 投加 量 大、污 泥 多、沉 降 速 度 慢 等 缺 点；有 机 絮 凝 剂具有沉降速度快、投药量少等优点［２］，但生产 成 本较高。近年来，无机－有机杂合絮凝剂因其高 效 性和低成本而受到广泛关注 。 ［３］ 高分子杂合絮 凝 剂综合利用了无机絮凝剂的高电荷密度和有机絮 凝 剂 吸 附 桥 架 作 用 ，既 增 强 了 两 者 的 协 同 作 用 ，又 弥 补 了 两 者 的 缺 点 ，且 采 用 的 是 一 步 投 加 方 式 ，较 之 于 两 步 投 加 的 复 配 絮 凝 剂，节 省 了 人 力 和 物 力 。 ［４］