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。
2.2以碳酸氢钠为碱化剂
反应方程式为：
2kAl 2(SO 4)3·14H 2O+6kNaHCO 3+H 2O 2 [Al 2(OH)3·(SO 4)1.5]K +3kNa 2SO 4+ yH 20+6kCO 2 其中1≤n ≤5,k ≤10。
2.3 以尿素为碱化剂
反应方程式为：
kAl 2(SO 4)3·18H 2O+2.16kCO(NH 2)2+xH 2O 加热回流
[Al(OH)2.13·(SO 4)0.42]K +2.16k(NH 4)2 SO 4+2.16kCO 2+yH 20
3 实验部分
3.1主要原料
硫酸铝，氢氧化钙，尿素，碳酸氢钠，柠檬酸，酒石酸，酒石酸钠等。
3.2主要仪器及设备
恒温水浴锅，电动搅拌器，721分光光度计，光电式浊度仪，酸度计，其它玻璃仪器。
3.3工艺流程图
图1 工艺流程简图
硫酸
将定量的液体硫酸铝加入到聚合反应釜中，缓慢加入碱化剂，进行碱化聚合反应，控制一定温度，并在低碱化度（20％左右）时，加入稳定剂，再继续进行高速乳化反应，全
部反应控制2小时左右。聚合反应后的液体放入熟化池熟化约一天后进行压滤，压滤后的液体即为高浓度聚合硫酸铝产品。
4 结果与讨论
4.1聚合硫酸铝絮凝剂的研制
4.1.1碱化剂的选择
分别以尿素、碳酸氢钠、氢氧化钙为碱化剂，在其它条件都已成熟的情况下各做三次实验，并用这些实验样对统一水样做絮凝对比试验，其结果见表1。
表1 碱化剂的选择
最佳余浊（NTU）
碱化剂
T1 T2 T3 T平均 Ca(OH)2 2.1 2.3 2.2 2.2
NaHCO3 4.8 4.6 4.8 4.7 CO(NH2)2 5.0 4.9 4.9 4.9 从表1中我们可以看出，以氢氧化钙为碱化剂所得到的聚合硫酸铝产品相对于以其它物质为碱化剂所得的聚合硫酸铝产品更为稳定。这可能时由于产品杂质的含量不同造成的，以氢氧化钙为碱化剂时，其副产物硫酸钙是以沉淀的方式从产品中分离出来的，所得聚合硫酸铝产品更为稳定；而当以其它物质为碱化剂时，其副产物是与产品混合在一起的，不能够分离出来，由于这些杂质的存在，可能催化了聚合硫酸铝的分解，导致了产品的不稳定，从而影响了絮凝效果。因此，以氢氧化钙为碱化剂更为合适。
4.1.2碱化度的确定
碱化度，又称盐基度，是衡量聚合硫酸铝质量好坏的一个重要指标，是指氢氧根与铝的摩尔比，即碱化度（B）＝[OH-]/3[Al3+]×100%。聚合硫酸铝的碱化度不同，其絮凝效果也不同，我们制备了不同碱化度的聚合硫酸铝，并对其絮凝效果做对比试验，结果见表2。
表2 碱化度对絮凝效果的影响
碱化度B（％） 20 25 30 35 40 45 50 60
最佳余浊（NTU） 6.6 4.8 3.0 2.2 2.5 4.5 6.4 7.2
从表2可知，当碱化度较低时，随着碱化度的增加，剩余浊度减少，说明聚合硫酸铝的絮凝作用在增强，但当碱化度达到45％以上时，情况则相反，这是因为碱化度的增加，聚合硫酸铝的稳定性下降而导致絮凝效果下降。试验表明，碱化度在30％～40％为最宜。
4.1.3最佳聚合反应温度的确定
在其它条件相同的情况下，只改变聚合反应温度，得出聚合反应温度于絮凝效果之间的关系，结果见表3。结果表明，聚合反应温度在65～70℃为最佳。
表3 反应温度的影响
反应温度（℃） 40 50 55 60 65 70 75 80 余浊（NTU） 9.8 7.2 4.2 2.5 2.1 2.5 3.4 4.8 絮体外观小且不小且不较大，较大，少大，沉大，沉较大无效果易沉降易沉降不沉降量沉降降彻底降彻底不沉降
4.1.4最佳PH值的确定
在聚合硫酸铝的合成过程中，反应混合体系的PH值将不断发生变化，根据PH值的变化可确定反应时间，并确定最佳PH值，结果见表4
表4 PH值与聚合反应时间的变化
反应时间min 5 10 20 30 40 50 60 70 PH值 2.5 2.7 3.0 3.2 3.4 3.5 3.5 3.6 从表3可知，随着碱化剂的加入和反应时间的进行，体系中PH值不断增加，开始时PH值增加幅度很大，表明聚合反应较快，到一定反应时间后（约40min），PH值在3.5时趋于稳定，表明聚合反应趋于平衡。然后随着碱化剂的不断加入，PH 值继续增加。为了验证PH值等于3.5是制备聚合硫酸铝的最佳PH值，进行了最佳PH值的确认试验，其结果见表5。很明显，PH值等于3.5时，所得聚合硫酸铝产品的絮凝效果时最好的。
表5 最佳PH值的确定试验
Ph值 2.7 3.0 3.2 3.5 3.8 4.2
余浊（NTU） 10.2 6.0 4.3 2.1 3.8 6.0
4.1.5稳定剂的选择
聚合硫酸铝絮凝效果优异，但其稳定性相对较差，碱化度越高，稳定性越差，因此添加稳定剂以提高其稳定性能。在其他条件不变的情况下我们选择柠檬酸、酒石酸、酒石酸-酒石酸钠三种常见的稳定剂分别做稳定试验，将做得的聚合硫酸铝放置30天和60天后做絮凝试验，其结果见表6。结果表明，以酒石酸-酒石酸钠作为稳定剂效果最佳。
表6 加入不同稳定剂聚合硫酸铝的絮凝效果比较
稳定剂柠檬酸酒石酸酒石酸-酒石酸钠最佳余浊（NTU,30天） 3.5 3.0 2.1
最佳余浊（NTU,60天） 5.0 4.5 2.2
4.2 聚合硫酸铝絮凝性能的研究
4.2.1聚合硫酸铝投加量对其絮凝性能的影响
将用上述最佳条件制的聚合硫酸铝（PAS）和传统硫酸铝絮(AS)、聚合氯化铝（PAC）凝剂作比较来考察投加量与絮凝性能的关系，结果见表7。
表7投加量对絮凝效果的影响
投加量，mg/L 5 7.5 10 12.5 15 17.5 余浊（NTU，PAS） 7.5 4.3 2.2 2.2 2.2 2.2 余浊（NTU， AS） 8.6 6.4 4.2 3.5 3.2 2.8 余浊（NTU，PAC） 7.6 4.5 2.5 2.3 2.2 2.2 从表7可以看出，在相同投加量的情况下，聚合硫酸铝的絮凝效果大大优于传统的硫酸铝，比聚合氯化铝略好，当投加量达到10mg/L时，原水浊度达到2.2NTU,絮凝效果显著。
4.2.2原水PH值对聚合硫酸铝絮凝性能的影响
原水PH值对无机絮凝剂的性能有很大影响，在某些PH值时，有些无机絮凝剂根本不能发挥其絮凝作用，因此，我们进行了原水PH值对聚合硫酸铝絮凝性能的研究，其研究结果见表8。
表8 原水PH值对聚合硫酸铝性能性能的影响
原水PH值 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
余浊（NTU） 90.5 58.2 4.5 2.5 2.2 2.2 2.3 4.5 50.6 90.5
从表8可知，当原水PH＜5时，加入聚合硫酸铝几乎没有絮体形成，絮凝效果很差；当PH在5～9范围内，絮凝效果良好；而PH＞10时，其絮凝效果亦不好。因此聚合硫酸铝的PH值适用范围应在5～10之间，适用于饮用水、工业用水及绝大多数废水的絮凝处理。
5 结论
(1) 氢氧化钙作为聚合硫酸铝制备的碱化剂比较合适。
(2) 最佳聚合反应温度在65～70℃，PH值在3.5左右，碱化度在30～40％，在此条件下做得的聚合硫酸铝性能最好。
(3)聚合硫酸铝的稳定性相对较差，但可通过添加稳定剂（如酒石酸-酒石酸钠）的方法提高其稳定性，以达到长期储存的目的。
(4) 聚合硫酸铝除浊性能效果显著，并且有较宽广的对原水PH值适用范围。
参考文献
[1]陈开勋.1999. 新领域精细化工.中国石化出版社.
[2]熊家林，贡长生，张克立.1999. 无机精细化学品的制备和应用.化学工业出版社.
[3]永泽满，潼泽章.1985. 高分子水处理.化学工业出版社.
[4](苏)巴宾科夫.1982.论水的混凝.中国建筑工业出版社.
[5] 天津化学研究设计院.2001.无机精细化学品手册.化学工业出版社.
复合絮凝剂的概述及研制趋向 0120050092 吴志平 1、概述 絮凝技术是目前国内外普遍用来提高水质处理效率的一种既经济又简便的水质处理方法，它广泛用于工业用水、工业废水及生活污水的处理。在絮凝剂的选择和应用中，目前绝大多数放在无机絮凝剂和合成一般高分子絮凝剂上，而对复合絮凝剂的研究和应用很少。 在形态、聚合度及相应的凝聚－絮凝效果方面，无机高分子絮凝剂仍处于传统金属盐混凝剂与有机絮凝剂之间的位置。它的分子量和粒度大小以及絮凝架桥能力仍比有机絮凝剂差很多，而且还存在对进一步水解反应的不稳定性问题。此外无机絮凝剂的投加量大，产污泥量多，并且处理复杂；一般的有机高分子絮凝剂的价格昂贵，合成过程复杂。因而寻求一种价格低、处理效果好的新型絮凝剂就显得越来越重要。 2、无机复合絮凝剂 无机复合絮凝剂中高分子絮凝剂是其中的主流，在这儿我主要论述一下。无机高分子絮凝剂（IPF）是1960年后发展起来的新型絮凝剂，目前它的生产和应用在全世界都取得迅速进展。 无机复合絮凝剂有各种成分，其主要原料是铝盐、铁盐和硅酸盐。它们可以预先分别羟基化聚合后再加以混合，也可以先混合再加以羟基化聚合，但最终总是要形成羟基化的更高聚合度的无机高分子形态，才会达到优异的絮凝效能。 在无机复合絮凝剂中各组分的适当配比和制备时的最佳工艺应是研究的目标。制备过程中和最终产品内各组分的化学形态转化及其综合结果是研究和应用的关键问题。复合剂中每种组分在总体结构和凝聚－絮凝结果中都会作出贡献，但可能在不同方面的作用有正效应和负效应。如何在加强一种效应的同时尽量把另一种不利效应控制在有有限程度，应是在发展和选用复合絮凝剂时的重要考虑，取得综合的净增效果应是复合改型的遵循原则。 2.1 铝、铁、硅的聚合形态 铝、铁、硅类的无机高分子絮凝剂实际上分别是它们由水解、溶胶到沉淀过程的中间产物，即AL(+1)、Fe(+2)、Si(+4)的羟基和氧基聚合物。铝和铁是阳离子型荷正电、硅是阴离子型荷负电，它们在水溶态的单分子量约为数百到数千，可以相互结合成为具有分形结构的聚集体。 它们的凝聚－絮凝过程是对水体颗粒物的电中和与粘附架桥两种作用的综合体现。各类水体颗粒物及污染物的粒度在纳米到微米级，大多带负电荷。因此，絮凝剂及其形态的电荷正负、电性强弱和分子量、聚集体的粒度大小是决定其絮凝效能的主要因素。当然，水质与颗粒物的脱稳需求以及投加剂量和工艺条件的适配也是重要因素。 无机高分子复合絮凝剂的制备意图可能有许多方面的考虑，在设计方案中经常遇到的主要因素是：粘附架桥能力、稳定性和电中和能力等。聚合铝、聚合铁类絮凝剂的弱点，分子量和粒度尚不够高而聚集体的粘附架桥能力不够强，因而常加入粒径较大的硅聚合物来增强絮凝性能。但硅聚合物属于阴离子型，总体电荷会随其加入而降低，从而减弱了电中和能力。如果这时加入量和配比不能适度，就得不到最佳效果。 2.2、聚合硅酸铁（PFSiC） 在传统絮凝剂的应用中，已有许多方法试图以投加助凝剂来加强絮凝效果。把活化硅酸亚铁、硫酸铝的助凝剂分别投加，曾经发挥过很好作用。在预制的IPF成功后，把助凝剂结合在一起制备而合并投加来简化处理厂的操作，应是一种合理的发展，或许也是复合絮凝剂研究的最早意图。把活化硅酸与硫酸铝结合制成复合絮凝剂就是这一意向的具体实例。聚合硅酸铁也是符合这一意图的。
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↓
常用无机高分子絮凝剂的类别和品种 无机高分子絮凝剂的特点有哪些？ Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Si(Ⅳ)的羟基和氧基聚合物都会进一步结合为聚集体，在一定条件下 保持在水溶液中，其粒度大致在纳米级范围，以此发挥凝聚—絮凝作用会得到低投加量高效果的结果。若比较它们的反应聚合速度，由Al→Fe→Si是趋于强烈的，同时由羟基桥联转为氧基桥联的趋势也按此顺序。因此，铝聚合物的反应较缓和，形态较稳定，铁的水解聚合物则反应迅速，容易失去稳定而发生沉淀，硅聚合物则更趋于生成溶胶及凝胶颗粒。 IPF的优点反映在它比传统絮凝剂如硫酸铝、氯化铁的效能更优异，而比有机高分子 絮凝剂（OPF）价格低廉。现在它成功地应用在给水、工业废水以及城市污水的各种处理 流程，包括预处理、中间处理和深度处理中，逐渐成为主流絮凝剂。但是，在形态、聚合度及相应的凝聚—絮凝效果方面，无机高分子絮凝剂仍处于传统金属盐絮凝剂与有机高分子絮凝剂之间的位置。其分子量和粒度大小以及絮凝架桥能力仍比有机絮凝剂差很多，而且还存在对进一步水解反应的不稳定性问题。IPF的这些弱点促进了各种复合型无机高分子絮凝剂的研究和开发。 聚合氯化铝的特点有哪些？ 聚合氯化铝(PAC)，又称碱式氯化铝，化学式为ALn(OH)mCL3n-m。PAC是一种多价电解质，能显著地降低水中粘土类杂质(多带负电荷)的胶体电荷。由于相对分子质量大，吸附能力强，形成的絮凝体较大，絮凝沉淀性能优于其他絮凝剂。 PAC聚合度较高，投加后快速搅拌，可以大大缩短絮凝体形成时间。PAC受水温影响较小，低水温时使用效果也很好。它对水的pH值降低较少，适用的pH范围宽(可在pH=5～ 9范围内使用)，故可不投加碱剂。PAC的投加量少，产泥量也少，且使用、管理、操作都较方便，对设备、管道等腐蚀性也小。因此，PAC在水处理领域有逐步替代硫酸铝的趋势，其缺点是价格较高。 另外，从溶液化学的角度看，PAC是铝盐水解—聚合—沉淀反应过程的动力学中间产物，热力学上是不稳定的，一般液体PAC产品均应在半年内使用。添加某些无机盐（如CaCl2、MnCl2等）或高分子（如聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等）可提高PAC的稳定性，同时可增加凝聚能力。从生产工艺讲，在PAC的制造过程中引入一种或几种不同的阴离子（如SO42-、PO43-等），利用增聚作用可以在一定程度上改变聚合物的结构和形态分布，进而提高PAC 的稳定性和功效；如果在PAC的制造过程中引入其它阳离子组分，如Fe3+，使Al3+和Fe3+交错水解聚合，可制得复合絮凝剂聚合铝铁。 三氧化二铝含量是聚合氯化铝有效成分的衡量指标，一般而言，絮凝剂产品密度越大，三氧化二铝含量越高。一般来说，碱化度越高的聚合氯化铝吸附架桥能力越好，但因接近[Al(OH)3]n而易产生沉淀，因此稳定性也较差。
絮凝剂的种类及作用 1 无机絮凝剂无机絮凝剂也称凝聚剂,主要应用于饮用水、工业水的净化处理以及地下水、废水淤泥的脱水处理等。无机絮凝剂主要有铁盐系和铝盐系两大类, 按阴离子成分又可分为盐酸系和硫酸系, 按相对分子量又可分为低分子体系和高分子体系两大类。 1.1 无机低分子絮凝剂 传统的无机絮凝剂为低分子的铝盐和铁盐, 其作用机理主要是双电层吸附[4]。铝盐中主要硫酸铝(Al(SO4)3·18H2O)、明矾(Al2(SO4)3·K2SO4·24H2O)、铝酸钠(NaAlO3)。铁盐主要有三氯化铁(Fe-Cl3·6H2O)、硫酸亚铁(FeSO4·6H2O)和硫酸铁(Fe2(SO4)3·2H2O )。硫酸铝絮凝效果较好, 使用方便,但当水温低时, 硫酸铝水解困难, 形成的絮凝体较松散, 效果不及铁盐。三氯化铁是另一种常用的无机低分子絮凝剂, 具有易溶于水, 形成大耳中的絮体、沉降性能好、对温度、水质和pH 的适应范围广等优点, 但其腐蚀性较强, 且有刺激性气味, 操作条件差[5～9]。无机低分子絮凝剂的优点是经济、用法简单, 但用量大、残渣多。絮凝效果比高分子絮凝剂的絮凝效果低 1.2 无机高分子絮凝剂无机高分子絮凝剂是20 世纪60 年代以来在传统的铁盐和铝盐基础上发展起来的一类新型水处理药剂。其絮凝效果好, 价格相对较低, 已逐步成为主流絮凝药剂。在日本、西欧和中国, 目前都已有相当规模的无机高分子絮凝剂的生产和应用, 其产量约占絮凝剂总产量的30%～60%[10]。近年来, 我国高分子絮凝剂的发展趋势主要是向聚合铝、铁、硅及各种复合型絮凝剂方向发展, 并已逐步形成系列: 阳离子型的有聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合磷酸铝(PAP)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC)、聚合磷酸铁(PFP)等; 阴离子型的有活化硅酸(AS)、聚合硅酸(PS);无机复合型的有聚合氯化铝铁(PAFC)、聚硅酸硫酸铁(PFSS)、聚硅酸硫酸铝(PFSC)、聚合氯硫酸铁(PFCS)、聚合硅酸铝(PASI)、聚合硅酸铁(PFSI)、聚合磷酸铝铁(PAFP)、硅钙复合型聚合氯化铁(SCPAFC)等。生物聚合铁(BPFS) 2
新型絮凝剂的研究与应用 摘要：介绍了近年来生物絮凝剂的研究和应用现状，综述了微生物絮凝剂的研究进展，对产絮凝剂的微生物种类进行了总结，并讨论了絮凝反应条件、絮凝机理等研究近况。对微生物絮凝剂在废水中的应用现状及发展趋势做了预测。微生物絮凝剂无毒无害无二次污染的特性使其应用前景明显优于普通絮凝剂。 关键词：微生物絮凝剂;絮凝机理；应用 1 生物絮凝剂是具有高效絮凝活性的微生物代谢产物或化学改性天然有机高分子絮凝剂，是利用生物技术通过培养微生物的方法得到的一类新型絮凝剂，其化学成份主要是糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素和核酸等物质，分子量约为几十万以上。生物絮凝剂的研究始于20世纪5O年代，日本学者首先发现微生物培养液具有絮凝作用。1976年，J．Nakamura等人对能产生絮凝效果的微生物进行了专门研究，掀起了微生物絮凝剂的研究热潮。在水处理中，传统的化学絮凝剂不具有投加量多、产泥量大的特点，而且产生的化学污泥不易被生物降解，排放至水体中对人体健康和环境生态都具有潜在的危害作用。因此，化学絮凝剂在应用范围和使用条件上受到了限制，前景不容乐观。2O世纪7O年代以来开始研究开发的生物絮凝剂，是利用生物技术，对微生物进行发酵、抽提、精制而得到的一种新型水处理药剂。它不仅具有普通絮凝剂所具有的絮凝性能，还具有普絮凝剂所不具备的用量少、絮凝效果好、絮体易于分离、易生物降解、无二次污染、适用范围广等优点。因此，生物絮凝剂的研制和应用已成为新型高效絮凝剂开发的热点和重点。目前已发现多种微生物能够产生絮凝剂，其中对酱油曲霉 J、红平红球菌 J、拟青霉L6 等研究较详细。尽管目前已发现多种微生物能够产生絮凝剂，且有些能够产生特效絮凝剂，但絮凝剂用量大，成本高等问题给生物絮凝剂在工业上广泛应用造成了巨大障碍。资料表明，微生物絮凝剂絮凝高岭土的用量为(1～20)x 10-3，处理废水时用量更大。因此，寻找高效微生物絮凝剂产生菌，提高絮凝活性，降低絮凝剂用量，是微生物絮凝剂能否在工业上推广的关键所在。 2 微生物絮凝剂的类型、特点 表1 具有絮凝性的微生物种类
絮凝剂种类 参考资料：https://www.doczj.com/doc/146393694.html, 1无机絮凝剂 无机盐类絮凝剂主要分为铝盐和铁盐，它们有很大的缺点：残留在水中的铝离子会导致二次污染；铁离子本身有颜色，并对设备有腐蚀作用，提高成本；投加量大，产泥量高，运行费用高．无机盐聚合物类絮凝剂效果好，残留在水中的铝、铁离子少，而且易生产、价廉、使用范围广，在我国实际用量占絮凝剂总量的80％以上． 2有机合成高分子絮凝剂 合成高分子絮凝剂投加量少，一般在2％以下，效果好，形成的絮体大，而且强度大，不易破碎，不增加泥量，降低热值，无腐蚀性．它分非离子型、阳离子型、阴离子型和两性四种．常用有机絮凝剂有：聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酸钠、聚氧乙烯、聚乙烯胺、聚乙烯磺酸盐等，其中聚丙烯酰胺的应用最多，占合成高分子絮凝剂的80％左右．然而这一类絮凝剂由于存在着一定量的残余单体丙烯酰胺，不可避免的带来毒性，所以限制了它的应用。高分子量聚丙烯酸钠属阴离子型絮凝剂，有强烈的絮凝作用而且无毒；对悬浮于水中的细微粒产生非离子性吸附，使粒子之间产生交联；对具有金属氢氧化物这类正电荷的胶体粒子更显示出其优良性能． 3天然高分子絮凝剂 天然高分子絮凝剂易生物降解，本身或中间降解产物对人体无毒，具有选择性大、价廉、产泥量少等优点．若在生化系统中投加该类絮凝剂，可为城市污水处理后的回用提供符合要求的水质．另外淀粉磷酸酯和淀粉黄原酸脂也是良好的絮凝剂．壳聚糖、甲壳素类絮凝剂作为水处理剂在工业上已大量应用，美国主要用于给水及饮用水处理；日本主要用于水处理及污水处理，其中用于水处理的壳聚糖每年达500吨之多；我国改良了工艺，絮凝剂除了对水中的固体悬浮物(ss)有较好的絮凝作用外，还对水中的COD、色度和重金属离子等有较好的去除效果．由于该类聚合物具有无毒无味、抗菌、可生物降解等优点使其被大量应用于食品工业废水处理中，壳聚糖可使各种食品加工废水的固形物减少70％～98％． 4微生物絮凝剂 微生物絮凝剂是一类由微生物或其分泌物产生的代谢产物，它是利用微生物技术，通过细菌、真菌等微生物发酵、提取、精制而得的，是具有生物分解性和安全性的高效、无毒、无二次污染的水处理剂．它主要由微生物代谢产生的各种多聚糖类、蛋白质，或是蛋白质和糖类参与形成的高分子化合物，能产生微生物絮凝剂的微生物种类很多，它们大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中．由于絮凝剂的分子量很大，一个絮凝剂分子可同时与几个悬浮颗粒结合，在适宜条件下迅速形成网状结构而沉积，从而表现出很强的絮凝能力．微生物絮凝性与分子结构、分子量、活性基团等多种内部环境因素有关，另外，外界环境因素如pH值、温度、离子种类、离子强度等对微生物絮凝剂的活性也有影响．微生物絮凝剂
锌系无机高分子絮凝剂的研究进展 第37卷第1期 2008年1月 化工技术与开发 Technology&DevelopmentofChemicalIndustry V01.37No.1 Jan.2oo8 锌系无机高分子絮凝剂的研究进展 吴彦瑜,陈文纳 (广西师范学院化学系,广西南宁530001) 摘要:对锌系无机高分子絮凝剂的应用研究及絮凝基础理论的研究进展进行了简要介绍,并对研究方面的 不足进行了探讨. 关键词:锌系;无机高分子絮凝剂;进展 中图分类号:TQ314.253文献标识码:A文章编号:1671—9905(2008)01.003404 从国内外情况来看,无机高分子絮凝剂的发展 趋势是由单一型到复合型.由于复合型絮凝剂大多 数除具有优良的絮凝性能外,还具有杀菌,脱色,缓 蚀等多种功能,高效复合型絮凝剂的研制与开发逐
步成为当前絮凝剂研究的热点.预期,复合型絮凝 剂今后将逐步单独形成一个系列加以研究.就组分 看,目前无机复合型高分子絮凝剂大致可以归纳为: 金属离子(“,Fe¨,Ca2,Mg,Zn2等)复合 型,酸根复合型,以及上述两类之综合…1.无机高 分子絮凝剂是在聚合氯化铝,聚合硫酸铁的基础上 引入高电荷离子,羟基等,以提高絮凝剂的聚合度以 及加入不同金属离子等复合型絮凝剂为其研究方 向.在水处理系统中,锌盐是一种常用的,极好的缓 蚀剂,它成膜迅速,成本低【2~3],因此,近两年出现 的新型含锌絮凝剂,具有安全无毒,无腐蚀等优点, 成为研究的一个热点. 1应用研究 无机高分子絮凝剂具有絮凝效果好,价格低廉 的优点,在美国,日本,西欧等国家生产已经达到工 业化和规模化.聚铝类和聚铁类高分子絮凝剂目前 研究较少,复合型和硅酸盐金属类高分子絮凝剂成 为研究热点,其中含锌化合物是一个重要方向. 杜杰,张诚等在聚硅酸铁的基础上引入改性剂 硫酸锌和稳定助剂四硼酸钠制备了新型絮凝剂含硼 聚硅酸硫酸铁锌絮凝剂(PS),并将PAC,PFC 和PSFZB应用于造纸废水,比较了它们的絮凝效
毕业设计（论文） 专业：环境工程 题目：一种新型复合絮凝剂的制备 和性能研究
毕业论文（设计）原创性声明 本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：日期： 毕业论文（设计）授权使用说明 本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名：指导教师签名： 日期：日期：
注意事项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明 3）中文摘要（300字左右）、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。 3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。 4.文字、图表要求： 1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画 3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上 5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设计（论文） 2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订 3）其它
文章编号: 1001-227X(2002)03-0015-05 新型聚丙烯酰胺絮凝剂的研究 谭正德, 龙有前, 王碧莲, 李协成 (湖南工程学院化工系,湖南湘潭 411101) 摘要:研制出一种锌系复合絮凝剂和改性聚丙烯酰胺絮凝剂。介绍了其制备方法、絮凝剂中各组分的作用及反应条件的确定。通过实例研究了絮凝剂的投加量及絮凝pH值对絮凝效果的影响。结果表明,上述絮凝剂具有成本低、工艺简单、无毒、无污染、净水效果好等优点。 关键词:聚丙烯酰胺; 絮凝剂; 锌系; 改性 中图分类号:TQ153.2 文献标识码:A Study of new polyacrylamide flocculants TAN Zheng-de,LONG You-qian,W ANG Bi-lian,LI Xie-cheng (Chemical Dept.,Hunan Inst.of Engineerin g,Xiangtan411101,China) Abstract:New polyacrylamide flocculants were developed which include a zinc group composite flocculant and a modified polyacrylamide flocculan t.Preparation and componen ts of the flocculants mentioned above were de scribed,reacti on conditions for preparation were op timized as well.The effect of flocculating p H value and ad dition amount on flocculation results was ex empli fied.The results show that the flocculants have strengths such as low cost,easy preparation,non-toxic,pollution free and good flocculation results. Keywords:polyacrylamide;flocculant;zinc group;modify 1 前言 随着工业的发展,工业废水的排放不断增加,对水处理剂的要求也越来越高。絮凝剂的发展经历了从铝系絮凝剂及铁系絮凝剂到天然高分子絮凝剂、合成高分子絮凝剂、微生物絮凝剂和改性高分子絮凝剂[1]。铝絮凝剂(如:硫酸铝,三氯化铝及聚合铝)中的铝所带来的危害较重,在人体中蓄积导致老年性痴呆、脑病、骨病、肾病、非缺铁性贫血、肝功能障碍、眼眶骨膜出血,卵巢萎缩、关节和支气管炎等。对水生物的毒害也比较严重,当含铝量高于0 2~0 5mg/L时,可使鱼致死;土壤中的铝过多,会抑制植物的生长,空气中的铝能使雨水的pH值降低,出现 酸雨,这些问题一直没有解决,所以铝系絮凝剂的应用受到限制,某些国家和地区已经禁止使用铝系絮凝剂处理饮用水。另外,铝系絮凝剂(尤其是聚合铝)制作工艺要求严格(反应温度、压力、时间要求严格控制)、成本高。铁系絮凝剂中含有Fe3+,Fe3+具有氧化性,对设备有腐蚀性,且处理过程难以控制,对某些水(尤其是有机物含量较多的水)易引起色度增加且无法絮凝等问题。而对于聚合铁,制作较复杂,周期长,且产品贮存性差,易水解沉淀分层而影响絮凝效果,另外,有机高分子絮凝剂(如聚丙烯酰 收稿日期:2002-01-28
第15卷第1期2004年 3月 水资源与水工程学报 Journal of Water Resources&Water Eng ineering V ol.15N o.1 M ar.,2004 无机有机复合絮凝剂 Discussion on inorganic and organic composite flocculant 牛丽娜1,周文斌2 (1.东华理工学院环境工程系,江西抚州344000; 2.南昌大学,江西南昌330029) 摘 要:就目前国内正热的无机有机复合絮凝剂的研究现状进行了论述,综合介绍了国内各种无机有 机复合絮凝剂的研制,并对其前景提出了自己的看法. 关键词:无机絮凝剂;有机絮凝剂;复合絮凝剂;水处理 中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1672-643X(2004)01-0059-05 NIU Li-na1,ZHOU Wen-bin2 (1.D ep artment of Envir onmental Engineering,East China I nstitute of T echnology,Fuz hou,J iangx i334000,China; 2.N anchang U niv er sity,N anchang,J iangx i330029,China) Abstract:T he research condition of inorganic and organic composite flocculants,w hich is the hig hlig ht of China flocculant manufacture field,is discussed in the article.The development of various kinds of inorgan-ic and organic com posite flocculants in our country is introduced integratedly,and opinion about its prospect is also presented. Key words:inorganic flocculant;org anic flocculant;composite flocculant;w ater treatment 絮凝技术是目前国内外普遍用来提高水质处理效率的一种既经济又简便的水处理技术,其关键问题是絮凝剂的选择。根据化学成分,絮凝剂可分为无机、有机、复合和微生物四大类。其中复合又可分为无机复合,有机复合,有机无机复合三种,本文对有机无机复合研究及应用现状进行了论述。 虽然无机高分子絮凝剂对各种复杂成分的水处理适用性强,但生成的絮体却不及有机高分子絮凝剂生成的絮体大,且投加量大。有机高分子絮凝剂正好可以弥补这一缺点,因此若把二者结合起来,形成无机-有机高分子复合絮凝剂,两种絮凝剂复合使用,则效果更明显。文献[1]表明:无机絮凝剂加PAM,处理高浊度水,悬浮物去除率大于99%,剩余浊度5～6;丹宁与三氯化铁和聚丙烯酰胺一起使用,处理钻井废水,COD去除率为91.6%;硫酸铝碱式氯化铝加石灰再加聚丙烯酸胺处理油田助剂厂废水,色度去除率大于98%。有机无机复合絮凝剂按无机成份的不同可分为两大类,铝系和铁系。1 铝系无机有机复合混凝剂 1.1 铝与聚丙烯酰胺及其衍生物的复合 铝与聚丙烯酰胺复合而成的絮凝剂在国内应用较多,是目前唯一的一种大量使用的无机有机复合混凝剂。PAM具有非离子型的胺基,是一种水溶性高分子化合物,在水中具有广泛的分布。如果有部分水解生成带羧酸盐基的阴离子组分,被认为是更好的絮凝剂。但PAM中和悬浮胶体所带负电荷的能力不强。PAC是一种无机高分子化合物,在水中发生水解聚合作用,生成具有高电荷的聚合羟基,具有多种形态,这些多核羟基络合物具有较强的中和悬浮颗粒所带负电荷的能力,促进其凝聚。但它的架桥功能较弱,因而形成的絮体蓬松、沉降速度慢,这恰是PAM的长处。两者结合,协同互补,而且具有增效作用。潘贻军等[2]在1995年将PAM(聚丙烯酰胺)与PAC,FeCl3,明矾,淀粉复合对长江水体中悬浮颗粒进行处理,实验结果表明PAM与PAC复合所 收稿日期:2003-06-16 作者简介:牛丽娜(1979—),女(汉族),山东菏泽人,2001年毕业于山东建筑工程学院。现为东华理工学院硕士研究生,研究方向为水污染控制。
高效聚合硫酸铝 聚合硫酸铝简介：聚合硫酸铝简介： 聚合硫酸铝英文名称：Aluminium Sulphate 聚合硫酸铝分子式：(Al2(SO4)3 聚合硫酸铝化学名称：硫酸铝聚合硫酸铝化学性质，极易溶于水，硫酸铝在纯硫酸中不能溶解(只是共存) ，在硫酸溶液中与硫酸共同溶解于水，所以硫酸铝在硫酸中溶解度就是硫酸铝在水中的溶解度。 聚合硫酸铝优点：聚合硫酸铝优点： 1、聚合硫酸铝用于净水并且在纺织品的印染中作为媒介。在水的净化中，聚合硫酸铝使杂质凝结，更容易沉淀和过滤。 2、当溶解于大量中性或微碱性的水中时，产生胶体沉淀氢氧化铝，Al(OH)3。在印染布料时，氢氧化铝胶体使得染料更容易附着于植物纤维之上。 3、聚合硫酸铝也是被用来调节土壤 PH 值，因为聚合硫酸铝水解生成氢氧化铝的同时产生少量的硫酸稀溶液。 聚合硫酸铝性能：聚合硫酸铝性能： 常温析出含有 18 分子结晶水，为 18 水硫酸铝，工业上生产多为 18 水硫酸铝。含无水硫酸铝 51.3%，即使 100 摄氏度也不会自溶(溶于自身结晶水) 。不易风化而失去结晶水，比较稳定，加热会失水，高温会分解为氧化铝和硫的氧化物。
聚合硫酸铝使用方法：聚合硫酸铝使用方法： 溶解度具体数据;聚合硫酸铝在纯硫酸中不能溶解(只是共存) ，在硫酸溶液中与硫酸共同溶解于水，所以聚合硫酸铝在硫酸中溶解度就是硫酸铝在水中的溶解度硫酸铝的溶解度是 0 度时 31.2 克;10 度时 33.5 克;20 度时 36.4 克;30 度时 40.4 克;40 度时45.7 克;50 度时 52.2 克;60 度时 59.2 克;70 度时 66.2 克;80 度时 73.1 克;90 度时 86.8 克;100 度时 89 克。聚合硫酸铝是一个被广泛运用的工业试剂，通常会与明矾混淆。聚合硫酸铝通常被作为絮凝剂，用于提纯饮用水及污水处理设备当中，也用于造纸工业。自然状况下，聚合硫酸铝几乎不以无水盐形式存在。它会形成一系列的水合物。 聚合硫酸铝用途：聚合硫酸铝用途： 聚合硫酸铝是一个被广泛运用的工业试剂，通常会与明矾混淆。聚合硫酸铝通常被作为絮凝剂，用于提纯饮用水及污水处理设备当中，也用于造纸工业。聚合硫酸铝还可以用于生活饮用水、工业给水、油田回注水、处理污水( 如城市生活污水, 含油污水, 印染污水, 造纸污水,钢厂污水的脱色等)。河南省巩义市新兴路111号。联系人：张经理百度一下“建业净水”网址：https://www.doczj.com/doc/146393694.html, 聚合硫酸铝包装及储存：聚合硫酸铝包装及储存：
广东化工 2012年第15期· 88 · https://www.doczj.com/doc/146393694.html, 第39卷总第239期新型复合絮凝剂γ-PGACa的性能研究 王玥婷，兰善红，武秀文 (东莞理工学院化学与环境工程学院，广东东莞 523808) [摘要]对新型有机—无机复合絮凝剂γ-PGACa处理废水进行了实验研究，考查了pH、总投药量、投配比和浊度四个影响因素，确定了最佳使用条件；然后将复合絮凝剂γ-PGACa与常见絮凝剂絮凝处理废水的效果和成本进行比较。结果表明，γ-PGACa与常见无机絮凝剂结合使用，能大大提高絮凝效果，性价比比常见的高分子絮凝剂如PAM高，且对环境污染较小，无毒、高效、可降解且不存在二次污染。 [关键词]γ-聚谷氨酸钙(γ-PGACa)；絮凝性能；最佳使用条件；使用成本 [中图分类号]X703.5 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2012)15-0088-03 Study on Properties of New-type Composite Flocculant γ-PGACa Wang Yueting, Lan Shanhong, Wu Xiuwen (School of Chemistry and Environment Engineering, DongGuan University of Technology, Dongguan 523808, China) Abstract: The paper has made the experimental study on wastewater treatment by new-type organic- inorganic composite flocculant γ-PGACa, examined four influencing factors of pH, total dosage, adding ratio and turbidity, and determined the optimum operation condition; Later, this paper has made the comparison on the effect and cost of wastewater treatment by composite flocculant γ-PGACa and common flocculant. The result shows that the combined use of γ-PGACa and common inorganic flocculant can greatly improve the flocculation effect. The performance price ratio is higher than that of common polymeric flocculant such as PAM. In addition, it has less pollution on the environment, non-toxic, efficient, degradable and no secondary pollution. Keywords:γ-PGACa；flocculation property；optimum operation condition；use cost γ–PGA全名γ-Polyglutamic acid，是以左、右旋光性的谷氨酸为单元体，以γ-位上的醯胺键聚合而成同质多肽，聚合度约在1000-15000之间的高分子聚合物。γ-PGA具有优越的水溶性、1000倍以上的吸附性和生物可降解性，降解产物为无公害的谷氨酸，是一种优良的环保型高分子材料。由于Ca2+对γ-PGA的絮凝活性有较大程度的提高，因此将高分子的γ-PGA与Ca复合，制成γ-PGACa，以提高其絮凝性能并改善其使用环境。 东莞理工学院微生物实验室通过纳豆芽孢杆菌(Bacillus subtilis natto)液体发酵、分离纯化生产出γ-聚谷氨酸(γ-PGA)，然后通过交联改性化学修饰，制备高分子的γ–PGA，然后与Ca2+进行复合，制成新型有机—无机复合絮凝剂γ-聚谷氨酸钙(γ-PGACa)，为试验做好前期工作。它是环保友好型新型复合絮凝剂，γ-PGACa是结合了有机絮凝剂和无机絮凝剂双重特点的新型复合型絮凝剂。本试验主要针对该种新型絮凝剂处理废水的效果和应用条件进行研究，并与常见的同类絮凝剂PAM进行比较，从而分析出γ-PGACa在污水处理等众多领域的应用潜力。 1 材料与方法 1.1 主要原料和试剂 试剂：高岭土，PAC，PAM，γ-聚谷氨酸钙(由实验室提供)，聚硅磷氯化铝铁，0.1 mol/L NaOH，0.1 mol/L HCl，去离子水。实验所用试剂均为分析纯。 模拟废水：使用电子天平称取0.7400 mg高岭土，溶解于水中，搅匀，调配至其浊度为100 NTU。 1.2 主要仪器 PHS-25C精密酸度计，WGZ-800型散式光浊度仪，深圳中润ZR4-6混凝实验搅拌机，电子天平。 1.3 试验方法 1.3.1 复合絮凝剂γ-PGACa最佳使用条件的确定 通过γ-PGACa与PAC配合使用来确定pH、总投药量、投配比和浊度对絮凝效果影响的研究，从而确定出复合絮凝剂γ-PGACa最佳的pH、总投药量、投配比以及在同一条件下不同水质对絮凝效果的影响。 1.3.2 正交试验 通过正交试验得出在同一条件下pH、总投药量和水质的不同对絮凝效果影响的大小。 1.3.3 复合絮凝剂γ-PGACa与常见絮凝剂的比较 絮凝性能：试验将γ-PGACa与PAC、PSPAFC(聚硅磷氯化铝铁，是自制的一种新型絮凝剂[1-2])、PAM和PAC联合使用三种情况进行了比较分析，得出三种情况下絮凝效果的优劣。 使用成本：试验将复合絮凝剂γ-PGACa与PAC絮凝剂、PSPAFC絮凝剂、PAM和PAC联合使用三种情况下，处理1万吨模拟废水达到同样去除率所需投加的量，折算成使用成本进行比较。 结合絮凝性能和使用成本两个方面，选出性价比最高，污染最小的絮凝剂。 2 结果与分析 2.1 复合絮凝剂γ-PGACa最佳使用条件的确定 2.1.1 最佳pH的确定 分别取1000 mL废水加入六个大烧杯中，先投加PAC，再投加γ-PGACa， PAC与γ-PGACa的投配比为9∶1(质量比)。将烧杯中的废水的pH分别调为6、7、8、9、10、11、12、13，充分混合后进行絮凝实验，考察pH对絮凝效果的影响，结果如图1所示。 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 1.00 1.02 浊 度 去 除 率/ % pH 图1 pH对絮凝性能的影响 Fig.1 The influence for flocculation property with pH 由图1可知，复合絮凝剂γ-PGACa具有较宽的pH适用范围，在pH 7~12范围内，静置15 min，去浊率达到95 %以上，具有较好的絮凝效果，其中pH控制在8~10时效果最佳。 2.1.2 最佳总投药量的确定 根据上述实验得出的最佳pH，固定最佳pH=9的条件下，仍按PAC与γ-PGACa的投配比为9∶1，改变总投药量，分别为60 mg、50 mg、40 mg、30 mg、20 mg、10 mg、8 mg、6 mg，观察总投药量的不同对絮凝效果的影响，实验结果见表1。 [收稿日期] 2012-10-04 [基金项目] 东莞市科技计划项目（2008108101027）；东莞市科技计划项目（200910814046）[作者简介] 王玥婷(1985-)，女，哈尔滨人，硕士，初级职称/实验员，主要研究方向为环境方向。
实验十七聚合硫酸铝的制备及性能测定 一、实验目的： 1、学习聚合硫酸铁的制备及净化水的知识； 2、学习和了解絮凝沉降法处理工业废水的有关知识； 3、掌握含锌废水浮选处理技术； 4、巩固分光光度法和原子吸收法测定方法。 二、实验原理 聚合硫酸铁是一种铁系无机高分子混凝剂,与硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铝以及碱式氯化铝等相比,具有无毒、适用pH 范围广、矾花大、沉降快等优点,对COD、色度以及重金属离子等都有较好的去除效果,因此,被广泛地应用于给排水工业和废水处理等行业。 生产聚合硫酸铁的原料来源很多,如硫酸亚铁、钢铁酸洗废液、铁泥和铁矿石等,其中以硫酸亚铁为原料的生产工艺简单,条件温和,成品杂质少,品质高。本实验以钛白粉厂的副产品硫酸亚铁为原料,在常温常压下采用双氧水直接氧化法合成聚合硫酸铁。 按照氧化方式的不同,聚合硫酸铁的生产方法可分为直接氧化法和催化氧化法两大类。直接氧化法是直接通过强氧化剂(如NaClO、KClO3、H2O2等) 将亚铁离子氧化为铁离子,经水解和聚合获得聚合硫酸铁; 催化氧化法是在催化剂( 如NaNO2、HNO3等) 的作用下，利用空气或氧气将亚铁离子氧化为铁离子,经水解和聚合获得聚合硫酸铁。催化氧化法一般以空气为氧化剂,生产成本相对较低,在实际生产中应用较广,但需在较高的温度(80 ℃) 和反应压力(0. 3 MPa) 下进行,反应时间较长(NaNO2法为17 h ,HNO3法为5 h) ,需要安装废气净化装置,以脱去反应过程中产生的大量氮氧化物气体,工艺流程复杂,对设备要求较高,投资较大。
二价铁被双氧水氧化形成三价铁离子。在一定pH下，铁离子水解生成聚合硫酸铁，当稀释时进一步发生水解，形成Fe(OH)3 胶体，通过沉淀、吸附、絮凝等作用，使水相中的悬浮物、染料、Zn2+被转入固相。固相的物质可通过过滤或上浮法除去。 Fe(H2O)33++OH- →Fe(OH)3↓+3H++H2O Zn2++OH- →Zn(OH)2↓ 再通过浮上法,将氢氧化铁胶体浮上,使水中锌除去。 三、试剂与仪器 试剂:硫酸亚铁、硫酸、双氧水、酞青蓝或酞青绿、松节油。 标准锌溶液：称取 0.4399g(保证试剂)ZnSO 4?7H 2 O溶于水中，并稀释到1升， 此溶液为1.00μg/ml 的锌。 1.0%十二烷基硫酸钠。 1.0%油酸钠。 其它：1.0%NaOH、1%Fe 2(SO 4 ) 3 溶液。 仪器：78HW-1恒温加热磁力搅拌器、锥形瓶(250ml，6个)、容量瓶(100ml)、722型可见光分光光度计、移液管。 四、实验步骤与现象： 1、聚合硫酸铁的制备 称取10.99g磨细后的硫酸亚铁于250 mL 锥形瓶中,加水25 mL，此时溶液 呈现蓝绿色，浓硫酸0.64 mL ,开启搅拌器,用滴管缓慢加入H 2O 2 2.7mL(用滴管 加入)，每隔三秒加一滴。加完后，溶液呈现深褐色静置，冷却，即得聚合硫酸铁成品溶液。 2、产品的性能检测(去浊率测定) 取200 mL 高浊度原水样(6份),其中五份加入1∶100 稀释后的聚合硫酸铁5 mL ，剧烈搅拌3min ，慢速搅拌10min，然后静置相同长的时间后取上层清液(液面以下2～3cm 处) ，测定其在420nm的吸光度，比较处理前后之吸光度,则得到去浊率。用不同用量的聚合硫酸铁进行实验，测水样的吸光度，得去浊率。作用量与去浊率的关系图，找出最佳用量。
絮凝剂的种类及作用 1 无机絮凝剂无机絮凝剂也称凝聚剂, 主要应用于饮用水、工业水的净化处理以及地下水、 废水淤泥的脱水处理等。无机絮凝剂主要有铁盐系和铝盐系两大类, 按阴离子成分又可分为盐酸 系和硫酸系, 按相对分子量又可分为低分子体系和高分子体系两大类。 1.1 无机低分子絮凝剂传统的无机絮凝剂为低分子的铝盐和铁盐, 其作用机理主要是双电层 吸附[4]。铝盐中主要有硫酸铝(Al(SO4)3·18H2O)、明矾(Al2(SO4)3·K2SO4·24H2O)、铝酸钠(NaAlO3)。铁盐主要有三氯化铁(Fe-Cl3·6H2O)、硫酸亚铁(FeSO4·6H2O)和硫酸铁(Fe2(SO4)3·2H2O )。硫酸铝絮凝效果较好, 使用方便,但当水温低时, 硫酸铝水解困难, 形成的絮凝体较松散, 效果不及铁盐。三氯化铁是另一种常用的无机低分子絮凝剂, 具有易溶于水, 形成大耳中的絮体、沉降性能好、对温度、水质和pH 的适应范围广等优点, 但其腐蚀性较强, 且有刺激性气味, 操作条件差[5～9]。无机低分子絮凝剂的优点是经济、用法简单, 但用量大、残渣多。絮凝效果比高分子 絮凝剂的絮凝效果低 1.2 无机高分子絮凝剂 无机高分子絮凝剂是20 世纪60 年代以来在传统的铁盐和铝盐基础上发展起来的一类新型 水处理药剂。其絮凝效果好, 价格相对较低, 已逐步成为主流絮凝药剂。在日本、西欧和中国, 目前都已有相当规模的无机高分子絮凝剂的生产和应用, 其产量约占絮凝剂总产量的30%～ 60%[10]。近年来, 我国高分子絮凝剂的发展趋势主要是向聚合铝、铁、硅及各种复合型絮凝剂方向发展, 并已逐步形成系列: 阳离子型的有聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合磷酸铝(PAP)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC)、聚合磷酸铁(PFP)等; 阴离子型的有活化硅酸(AS)、聚合硅酸(PS);无机复合型的有聚合氯化铝铁(PAFC)、聚硅酸硫酸铁(PFSS)、聚硅酸硫酸铝(PFSC)、聚合氯硫酸铁(PFCS)、聚合硅酸铝(PASI)、聚合硅酸铁(PFSI)、聚合磷酸铝铁(PAFP)、硅钙复合型聚合氯化铁(SCPAFC)等。生物聚合铁(BPFS) 2 有机高分子絮凝剂 有机高分子絮凝剂是20 世纪60 年代开始使用的第二代絮凝剂。与无机高分子絮凝剂相比,有 机高分子絮凝剂用量少, 絮凝速度快, 受共存盐类、污水pH 值及温度影响小, 生成污泥量少, 节约用水。强化废(污)水处理, 并能回收利用。但有机和无机高分子絮凝剂的作用机理不相同, 无机高分子絮凝剂主要通过絮凝剂与水体中胶体粒子间的电荷作用使N 电位降低, 实现胶体粒 子的团聚, 而有机高分子絮凝剂则主要是通过吸附作用将水体中的胶粒吸附到絮凝剂分子链上, 形成絮凝体。有机高分子絮凝剂的絮凝效果受其分子量大小、电荷密度、投加量、混合时间和絮 凝体稳定性等因素的影响。目前有机高分子絮凝剂主要分两大类, 即合成有机高分子絮凝剂和天然改性高分子絮凝剂。2.1 合成有机高分子絮凝剂 合成有机高分子絮凝剂以聚乙烯、聚丙烯类聚合物及其共聚物为主, 其中聚丙烯酞胺类用量 最大, 占有机高分子絮凝剂的80%左右。目前, 国内外有关阳离子型合成高分子絮凝剂的报导比 较多主要是季胺盐类、聚胺盐类以及阳离子型聚丙烯酞胺等, 其中研究与应用最多的是季胺盐类。它们均己研制成功并在工业水处理中得到了广泛的应用。龙柱等人利用协同增效原理将聚和 氯化铝与有机合成高分子复合, 制得一种新型有机—无机复合高分子絮凝剂, 处理造纸废水, 效果优于单独使用聚和氯化铝。由于有机合成高分子絮凝剂的生产成本高, 产品或残留单体有毒, 使其广泛应用受到限制。 2.2 天然改性高分子絮凝剂 天然高分子絮凝剂的使用远小于合成的有机高分子絮凝剂, 原因是其电荷量密度较小, 分子 量较低, 且易发生生物降解而失去其絮凝活性。而经改性后的天然有机高分子絮凝剂与合成的有 机高分子絮凝剂相比, 具有选择性大、无毒、价廉等显著特点。这类絮凝剂按其原料来源的不同, 大体可分为淀粉衍生物、纤维素衍生物、植物胶改性产物、多糖类及蛋白质改性产物等[11] 。由于天然高分子物质具有分子量分布广、活性基团点多、结构多样化等特点, 易于制成性能优良的