許友澤等制備了聚硅酸鋁鐵-二甲基二烯丙基氯化銨復合絮凝劑處理含鉈廢水"/>
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                水處理工程設備 安全設施合理

                品牌: 新得瑞
                型號: 按需定制
                產地: 江蘇常州
                單價: 25652.00元/套
                發貨期限: 自買家付款之日起 天內發貨
                所在地: 直轄市 上海
                有效期至: 長期有效
                發布時間: 2023-11-22 20:24
                最后更新: 2023-11-22 20:24
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                詳細說明

                聚硅酸鹽類混凝劑因具有良好的絮凝性能而受到廣泛研究。許友澤等制備了聚硅酸鋁鐵-二甲基二烯丙基氯化銨復合絮凝劑處理含鉈廢水。王愛民等制備了聚硅酸鋁鐵混凝劑用于洗煤廢水的COD和濁度去除。王潤楠等研究了聚硅酸鋁鎂-羧甲基纖維素鈉復合絮凝劑對模擬江水的色度和濁度的去除效果。郭雷等研究了聚硅酸鋁鐵對飲料廢水COD的去除效果。為了強化混凝效果,一些研究者將納米材料引入混凝劑中。蔡靖等采用納米SiO2與聚合硫酸鋁復配,提高了污水的COD去除率。戴紅玲等制備了納米Fe3O4與FeCl3的復合混凝劑,對垃圾滲濾液的COD、色度均具有良好去除效果。目前,將納米材料與混凝劑復配用于處理含氟廢水還鮮見報道。

                本工作制備了納米SiO2-聚硅酸鋁鐵復合混凝劑,先用CaCl2對高濃度含氟廢水進行一級處理,探討了不同pH條件對CaCl2除氟效果的影響;采用自制復合混凝劑進行二級處理,考察了復合混凝劑在不同廢水pH和不同混凝劑加入量條件下的除氟效果,并與聚合氯化鋁(PAC)的除氟效果進行了對比;分析了復合混凝劑中鐵鋁的形態。

                1、實驗部分

                1.1 材料、試劑和儀器

                含氟廢水取自深圳市某集成電路生產企業,水質指標:ρ(F-)420.0mg/L,COD31.4mg/L,TP35.2mg/L,TN110.1mg/L,ρ(NH4+)22.0mg/L,SS8.1mg/L,pH12.9,屬于高濃度含氟廢水。

                硅酸鈉、硫酸鐵、硫酸鋁、硬脂酸鈉、硫酸、NaOH:均為分析純;PAC:工業級;納米SiO2:粒徑(15±5)nm。

                RHbasic型磁力攪拌器;905型電位滴定儀。

                1.2 實驗方法

                1.2.1 復合混凝劑的制備

                分別配制0.5mol/L硅酸鈉溶液、1.0mol/L硫酸鐵溶液和1.0mol/L硫酸鋁溶液。取25mL硅酸鈉溶液,用2mol/L的硫酸溶液調節溶液pH至4,靜置2h。分別加入50mL硫酸鋁和硫酸鐵溶液,加入0.01g硬脂酸鈉,再加入0.1g納米SiO2,攪拌30min,靜置熟化24h,即得到復合混凝劑。

                1.2.2 除氟實驗

                取500mL含氟廢水,用2mol/L的硫酸溶液調節含氟廢水pH為一定值,磁力攪拌,轉速為200r/min,按照Ca與F摩爾比為1加入一定量的濃度為1mol/L的CaCl2溶液,攪拌,不同反應時間取樣測定ρ(F-),計算F-去除率。

                取CaCl2處理后的含氟廢水,用200g/L的NaOH溶液調節廢水pH為一定值,分別加入一定量的自制復合混凝劑,攪拌,不同反應時間取樣測定ρ(F-),計算F-去除率。取相同條件的CaCl2處理后含氟廢水,分別加入一定量的PAC,考察其除氟效果。

                1.3 分析方法

                采用GB7484—1987《水質氟化物的測定離子選擇電極法》測定ρ(F-);采用Ferron絡合比色法測定混凝劑中鐵鋁各形態的含量,將混凝劑中鋁和鐵分為Ala、Alb和Alc及Fea、Feb和Fec幾種形態,其中:Ala和Fea分別代表鋁和鐵的自由離子和單體羥基配合物;Alb和Feb分別代表鋁和鐵的低聚合度的多核羥基配合物;Alc和Fec分別代表鋁和鐵的高聚物。

                2、結果與討論

                2.1 廢水pH對CaCl2除氟效果的影響

                廢水pH對CaCl2除氟效果的影響見圖1。


                由圖1可見:加入CaCl2后,廢水中ρ(F-)迅速降低,5min后ρ(F-)趨于穩定;廢水pH對除氟效果影響很大,當廢水pH由4.5升至8.5時,廢水中ρ(F-)緩慢上升,廢水pH繼續升高,廢水中ρ(F-)顯著提高。理論上采用CaCl2可將ρ(F-)降至7.9mg/L,但實際上由于受廢水pH、攪拌強度等影響,ρ(F-)一般只能降至20~30mg/L。當廢水pH為4.5時,ρ(F-)低降至25.0mg/L,F-去除率達94.0%;當廢水pH為10.5時,ρ(F-)低降至41.0mg/L;而不調節廢水pH時,ρ(F-)低降至54.0mg/L。當廢水pH過高時,Ca2+與OH生成Ca(OH)2,使Ca2+濃度降低,并影響了CaF2的溶解度,從而導致廢水ρ(F-)升高。綜合考慮,采用CaCl2對含氟廢水進行一級處理時調節廢水pH為8.5較適宜,處理后的廢水中ρ(F-)為26.5mg/L。

                2.2 復合混凝劑的除氟效果

                在CaCl2處理后廢水中加入復合混凝劑,發現膠體顆粒迅速形成,隨著攪拌不斷進行,膠體逐漸變大,反應停止后,膠體迅速沉降。廢水pH和復合混凝劑加入量(以復合混凝劑與廢水體積比計)對F-去除效果的影響見圖2。由圖2可見,復合混凝劑除氟速率較快,在10min內ρ(F-)基本穩定。復合混凝劑中的鋁離子和鐵離子會逐級水解和羥基聚合反應,鋁鹽會立即發生水解反應生成Al(2OH)2+4、Al(3OH)4+5、Al1(3OH)7+32等水解產物,鐵鹽水解過程中會形成較多的多核水合聚合物,如Fe2(OH)4+2、Fe3(OH)5+4及一些高分子聚合物,并吸附在顆粒物表面,產生吸附架橋作用。這些聚合物呈正電性,與負電性的F-產生靜電吸附。加入硅酸鹽聚合會產生二聚物(Si2O(3OH)2-4)、三聚物(Si3O5(OH)3-5)、四聚物(Si4O8(OH)4-4)等,會增強混凝劑的混凝能力,并增大混凝膠體的尺寸。引入聚硅酸后,硅-鋁水解復合物有助于高分子聚合物的形成并提供吸附架橋作用,有利于F-的去除。納米材料比表面積大,可強化絮凝性能。


                在廢水pH為11.5、復合混凝劑加入量為0.50%的佳條件下,處理60min后廢水中ρ(F-)降至5.7mg/L。

                2.3 復合混凝劑中鋁鐵各形態的含量

                復合混凝劑中鐵各形態的含量為Fea92.5%、Feb5.9%和Fec1.6%,鐵的各形態含量與張景香報道的混凝劑中鐵的各形態含量大致相當。復合混凝劑中鋁各形態的含量為Ala76.5%、Alb14.7%和Alc8.8%,其中Ala含量相對較高,Alb和Alc含量相對較低,而與本實驗制備的混凝劑相比,TZOUPANOS等研發的混凝劑中Ala含量相對較低(53%),Alb和Alc含量相對較高(22%和25%)。


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