摘要；將聚合硫酸鐵（PFS）與聚合硫酸鋁（PAS）按一定比例混合，即可制得一類具有不同鋁鐵含量的新型凈水劑?聚合硫酸鐵鋁（PFAS）混合液，分析、檢測(cè)了幾種PFAS的性質(zhì)及其凈水性能。結(jié)果表明，PFAS的綜合性能優(yōu)于PFS和PAS，更能適應(yīng)原水水質(zhì)的變化，其中尤其以鋁鐵分子摩爾比為0.64的PFAS性能較優(yōu)。
前言
鐵系和鋁系凈水劑是廣泛用于各類給水與排水處理方面的兩大類無機(jī)絮凝劑。隨著人們生活水平的不斷提高和各種天然水環(huán)境狀況的日益惡化，人們對(duì)水處理工業(yè)提出了越來越高的要求，尤其是自來水的絮凝凈化。鋁系凈水劑能形成強(qiáng)而多的礬花，但處理后的水體中往往殘留較多的鋁離子（Al3），對(duì)人體有著累積性的潛在危害，應(yīng)在保證絮凝效果在前提下盡量減少鋁系藥劑的投加量；鐵系凈水劑的礬花密實(shí)粗大，但由于三價(jià)鐵離子（Fe3）帶有厚重的鐵銹色，投加不當(dāng)會(huì)對(duì)飲用水及色度要求嚴(yán)格的各種工業(yè)用水產(chǎn)生不良影響，且鐵系凈水劑一般酸度較大，使用時(shí)難免使人產(chǎn)生各各顧慮。為了克服鐵紗和鋁系凈水劑的上述不足并綜合其優(yōu)良的絮凝性能，我們選取二種較具代表性的無機(jī)高分子絮凝劑聚合硫酸鐵和聚合硫酸鋁進(jìn)行配伍了，制得了一種新型復(fù)合無機(jī)高分子絮凝劑?聚合硫酸鐵鋁混合液。由于聚合鐵與聚合鋁兩種混凝組分的共存互補(bǔ)，它更能知應(yīng)原水水質(zhì)的變化，以其進(jìn)行深入研究必將有務(wù)推動(dòng)無同高分子絮凝劑沿著復(fù)合化方向迅速發(fā)展，具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
聚合硫酸鐵鋁混合液的制備
2．1聚合硫酸鐵溶液的制備
硫酸亞鐵溶液在一定溫度、壓力、酸度及催化劑的作用下，被氧氣氧化后，再經(jīng)水解、聚事即制得紅褐色粘稠狀液體聚合硫酸鐵溶液。經(jīng)分析產(chǎn)品鹽基度為14%，PH約等于0.52，總鐵含量為166.5/g.L-1
2．2聚合硫酸鋁溶液的制備
準(zhǔn)確稱取一定量的固體硫酸鋁，緩緩加入剩裝一定蒸餾水的燒杯中，加熱使之溶解，并在保持一定的溫度條件下，加入一定量Ca（OH）2，經(jīng)反應(yīng)、聚合和熟化，即可制得咸化度約30%，PH約等于1.65，A2LO3含量7.4%的聚合硫酸鋁溶注解。
2．3聚合硫酸鐵鋁混合液的制備
利用以上方法制德的聚合硫酸鐵溶液和聚合硫酸鋁溶液，按照鋁鐵摩爾比分別為1.28，0.64，0.32，0.21，0.16共五種方式進(jìn)行混合、反應(yīng)即可配制5種聚合硫酸鐵鋁混合液。聚合硫酸鐵鋁混合液需經(jīng)過24h陳化才能達(dá)至性能穩(wěn)定，而本研究所用各凈水劑均經(jīng)1個(gè)月陳化處理，這種經(jīng)陳化處理的凈水劑在室溫條件下繼續(xù)存放3-6個(gè)月未見任何外觀及品質(zhì)的進(jìn)一步變化。
3混凝試驗(yàn)
3．1實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備
1JJ-3六聯(lián)電動(dòng)攪攔機(jī)，可定時(shí)定速，由廣州市達(dá)科技發(fā)展公司定做；2PHS-3C型酸度計(jì)，PH值檢測(cè)范圍0.00-14.00，讀數(shù)精度正負(fù)0。OLPH，上海偉業(yè)儀器廠出品；3MD8100型可調(diào)連續(xù)注射移液器，可連續(xù)、分次準(zhǔn)確注射1-5000試驗(yàn)樣品，日本NICHIRYO公司生產(chǎn)；4METTLER/TOLEDO公司出口；5DR/2010型數(shù)字式分光光度計(jì)，可準(zhǔn)確測(cè)量包括在濁度、色度、COD等常規(guī)項(xiàng)目430余種，美國HACH公司制造。
3．2實(shí)驗(yàn)材料
實(shí)驗(yàn)所用硅藻土為PF-5-ITEM型硅藻土（USP進(jìn)口分裝），由廣州市化學(xué)試劑玻璃儀器批發(fā)部提供；實(shí)驗(yàn)用水（包括配制模擬水樣及各種標(biāo)準(zhǔn)溶液）均為本實(shí)驗(yàn)室自制的去離子?雙蒸水；實(shí)驗(yàn)室民用其余材料均為分析純化學(xué)試劑，未經(jīng)進(jìn)一步提純或活化等處理而直接使用。
3．3模擬水樣的配制方法
模擬水樣通過標(biāo)準(zhǔn)方法配制：通過向去離子一雙蒸水中投加一定量（30-100/mg.L-1硅藻土，靜置一定時(shí)間（-5h）后，撇去下層沉淀即可制得具有一定渾濁度的模擬水懸濁液。
3．4混凝試驗(yàn)方法
所用混凝試驗(yàn)均在JJ-3六聯(lián)動(dòng)攪攔機(jī)上進(jìn)行，且每次同時(shí)試驗(yàn)5個(gè)水樣。具體的試驗(yàn)方法與步驟如下：1將5個(gè)水樣同時(shí)在約150rpm的速成度下快速覺攔，投入一定量（用連續(xù)注射液器分別按5、7.5、10、12.5和15/L.-1五種比率直接投加藥劑原液）凈水劑，繼續(xù)快速攪拌速度調(diào)低至50rpm，慢速攪攔10min；3靜置一定時(shí)間（5、810或15min）后，然后用50ml針筒在距液面約0.5cm處吸取上層清液，并在DR/2010型數(shù)字式分光光度計(jì)上測(cè)量其殘余濁度。
4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
4．1鋁鐵摩爾比對(duì)PFAS混合液絮凝效果的影禹
相同模擬水樣濁度下，具有不同的鋁鐵摩爾比的PFAS混合液，藥劑投加量對(duì)絮凝效果的影響如表1所示（靜置時(shí)間約定為10min）。
由表1可以看出，無論是低濁度（36NTU）或是高濁度（94NTU）的水樣環(huán)境，鋁鐵的摩爾比在0.16-1.28之間的各種PFAS都能滿足飲用水處理的出水濁度要求。相比之下，鋁鐵摩爾經(jīng)為0.64時(shí)處理效果較理想。本試驗(yàn)所合成的PFS為紅褐色粘稠液體。其PH值為0.52，而PAS為無色清亮溶液，其PH值為1.65，可見鋁鐵摩爾比越大即PAS所占比例越大，則較終配伍而成的PFAS的PH值越高，色度越淺。鋁鐵摩爾比為0.64的PFAS混合液色度較淺，PH約等于1.0，當(dāng)其藥量達(dá)7.5/L-1時(shí)，出水濁度已通達(dá)到國家飲用水質(zhì)量指標(biāo)（GB5749-85）要求，可以認(rèn)為PFAS的投加量少，對(duì)處理飲用水的PH值基本無影響。仔強(qiáng)觀察試驗(yàn)中的絮凝過程中發(fā)現(xiàn)，慢攪攔僅3min，在水樣中已可明顯看到粒狀礬花；在靜置過程，分別在靜置5、8、10、15min后吸取后部清液測(cè)定余濁度，除D1個(gè)樣品之外，后三個(gè)樣品的濁度已基本不變，這充分說明PFAS形成礬花迅速而且粗大，沉降速度快（在8min內(nèi)已能完全澄清），可以縮短水樣在處理系統(tǒng)的停留時(shí)間，從而有望幅度提高系統(tǒng)的水處理能力。
4．2PFAS與PFS、PAS的特性對(duì)比
采用兩組不同原始濁度（32NTU和90NTU）的水樣，在同等濁度條件下，對(duì)鋁鐵摩爾比為0.64的PFAS混合液與PFS、PAS的絮凝性能進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。
從表2可以看出，PFAS混合液、PFS和PAS三種絮凝劑的絮凝效果均極其優(yōu)越，其凈水性能相差不大，但相對(duì)而言，PFAS的綜合凈水效果更為優(yōu)越一些，它更有適應(yīng)原水濁度的變化。本試驗(yàn)采用的PFAS，其Al2o3含量為3.4%，Fe3的含量為5.9%，從減少處理地后水系統(tǒng)的殘余鋁含量，減少鐵系凈水劑酸度及色度等因素考慮，PFAS的綜合性能是較憂的，因而選用鐵鋁兼?zhèn)涞?span lang="EN-US">PFAS對(duì)擴(kuò)展無機(jī)絮凝劑的應(yīng)用范圍，強(qiáng)化絮凝沉降效果，保持凈化水質(zhì)的穩(wěn)定笥等有著積極的意義。
5結(jié)論
通過以上分析研究，可歸內(nèi)出以下幾點(diǎn)意見和結(jié)論：1PFAS屬陽離子無機(jī)高分子絮凝劑，兼具鐵鋁混凝的優(yōu)良性能，適應(yīng)原水水質(zhì)變化的能力更強(qiáng)；2PFAS是以PFS和PAS按照一下比例配伍而成，它可根據(jù)某地區(qū)水原水質(zhì)狀況，調(diào)速鋁鐵含量及比例以定向配制專用PFAS凈水劑；3本研究所采用的水樣是模擬水樣，水質(zhì)狀況相對(duì)比較單純，其結(jié)果僅具有相對(duì)意義和參考價(jià)值，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用中較復(fù)雜的水質(zhì)，其詳細(xì)的絮凝、凈化效果仍須經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法進(jìn)一步檢驗(yàn)。
聚合硫酸鋁&聚合硫酸鐵的GJ應(yīng)用
關(guān)鍵詞：聚合硫酸鋁 聚合硫酸鐵 絮凝劑
日期：2010年12月4日 來源：佰科
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