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土木工程学报 2010年第S2期43卷 450-456页

作者：吴烈善伍敏莉梁玉广西大学广西南宁530004

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(PAFS)。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,... 详细信息

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(PAFS)。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2000NTU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PAFS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Ferron逐时络合比色法的研究发现,该絮凝剂产品的[Al+Fe]a含量占66.72%、[Al+Fe]b占20.48%、[Al+Fe]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

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聚合硫酸铝铁的制备与应用研究

聚合硫酸铝铁的制备与应用研究

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作者：伍敏莉广西大学

学位级别：硕士

本实验样品采用桂西某地的高铁铝土矿(A12O3,24.2%、Fe2O3,45.9%)为原料,在一定的温度下加入硫酸酸溶,继而在水解聚合阶段加入一定量的碱化剂氢氧化钙,经水解聚合、静置熟化制得固体聚合硫酸铝铁(PAFS)絮凝剂。影响合成聚合硫酸铝铁的... 详细信息

本实验样品采用桂西某地的高铁铝土矿(A12O3,24.2%、Fe2O3,45.9%)为原料,在一定的温度下加入硫酸酸溶,继而在水解聚合阶段加入一定量的碱化剂氢氧化钙,经水解聚合、静置熟化制得固体聚合硫酸铝铁(PAFS)絮凝剂。影响合成聚合硫酸铝铁的因素有硫酸用量与原料的配比、硫酸浓度、反应时间、反应温度、焙烧温度、焙烧时间、碱化剂用量、熟化时间等。本实验对前四个因素进行正交实验,利用高岭土模拟废水对产品进行混凝性能测试,结果发现硫酸用量与原料的配比对制备絮凝剂过程影响最大,反应温度次之,反应时间影响最小。制备固体聚合硫酸铝铁的最佳工艺条件为：硫酸用量与原料的配比A=1.4:1、硫酸浓度B=8 mol·L-1、反应时间C=100 mim、反应温度D=115℃。在此条件下制得的聚合硫酸铝铁的氧化铁含量为5.59%,氧化铝含量为6.65%,盐基度为57.35%,均符合国家标准中聚合硫酸铝铁的技术指标要求(GB15892-2003和GB14591-2006),其制备成本为558元／吨。用制得的絮凝剂处理暴雨时高浊度废水,投加量为250 mg-L-’时,浊度去除率为99.74%;处理洗车废水,投加量为120 mg·L-1时,浊度去除率为97.89%;处理茜素红染料模拟废水,投加量为240 mg·L-1时,脱色率为93.43%。通过扫描电镜观察,其形貌为大分子网状结构。X-射线衍射分析表明聚合硫酸铝铁絮凝剂可能是大分子无序物相,是多种晶体矿的混合物,主要以铁的水解高聚物和单体铝及铝的低聚物为主。通过Ferron逐时络合比色法测试了产品的稳定性,研究了引入阴离子、阳离子、陈化时间对产品形态的影响。研究表明：引入铝离子后,[Al+Fe]a含量减少了5.58%, [A1+Fe]b的含量增加了9.44%,[Al+Fe]c的含量减少了3.86%。引入磷酸根离子后,产品中[Al+Fe]a含量减少了5.97%,[Al+Fe]b的含量增加了9.60%,[Al+Fe]c含量减少了3.73%。随着陈化时间的延长,PAFS溶液中有21.47%的单体态[Al+Fe]a转化为聚合态,中聚态[Al+Fe]b的含量减少了5.07%,而高聚态[Al+Fe]c则增加了26.54%。即[Al+Fe]a、[A1+Fe]b形态逐渐向[Al+Fe]c形态转化。产品盐基度随着陈化时间延长有逐渐增加的趋势,但絮凝性能变化不大,稳定期可达6个月以上。

关键词：固体聚合硫酸铝铁制备方法形态分析絮凝性能形貌结构

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