高效净水剂聚合硫基硅酸铝铁的研制及应用

含聚采出水聚合氯化铝铁净水剂的研制与产业化应用由于产自电厂粉煤灰已对目前的环境和生活造成了重大危害,如何实现“废弃物的重复利用”是当今新型环保体制赋予的一项重大课题。

鉴于粉煤灰含有丰富的可以用作制备油田污水絮凝剂原料的铝、铁元素,采用粉煤灰为原料制备绿色、高效的用于净化油田废水的絮凝剂不仅让“变废为宝”成为可能,同时也是目前水质净化领域研究的一个重大热点。

聚合氯化铝铁（PAFC）是一种无机的高分子絮凝剂在净化水质领域的应用已广为人知。

本文以胜利电厂所产生的粉煤灰为原料,采用两步法制备用于絮凝油田污水的高效PAFC净水剂。

考察反应时间、反应温度、液固比（W/V）、酸溶的浓度等因素对粉煤灰中的Al₂O₃和Fe₂O₃（FeO）溶出率的影响,获得盐溶反应的最佳条件为:50°C、4 h、3:1、20 mol/L。

还考察了时间、温度、铝酸钙粉投加量、碱基度等参数对PAFC的影响,通过调节并确定最优化的工艺条件分别是:温度是85℃、时间为3 h、碱基度60%、铝酸钙的添加浓度为0.28 mg/L和铝铁比为40:1。

通过傅立叶转换红外光谱（FT-IR）仪和核磁共振仪(Al²⁷-NMR)对PAFC的分子结构进行表征。

在PAFC被应用到胜利油田孤东东四联采油废水的净化过程中,自制PAFC的絮凝能力远高于市售PAC;且净化后水质中悬浮物和含油量均≤30mg/L,这些指标达到了工业废水环保排放或再循环利用的要求;还确定了净化工艺中净水剂的最佳添加量为1%。

对PAFC的制备进行放大中试试验,并且在中试的基础上又进行产业生产。

从现场采集产品的检验结果来看,产业化生产的PAFC产品达到了一级品的标准。

南昌大学科技成果——聚硅硫酸铝铁高效絮凝剂
研究内容
该产品是一种高效、价廉、无毒、低铝、适应性广且制造方便的新型无机净水剂——聚硅硫酸铝铁高效净水剂。

利用该产品处理靛蓝印染废水、造纸中段废水、废纸造纸脱墨废水，处理效果佳，COD去除率、BOD去除率均在90%以上，色度脱除率也在96%以上，基本达到国家排放标准，这样的处理效果可实现废水不经生化处理，简化废水处理工艺，降低废水处理费用。

净水效果远优于目前市场上可获得的无机型净水剂，净水剂加入量为通常聚合氯化铝的50-80%，pH适应范围扩大1-3。

技术特点
（1）以硫酸、氢氧化铝、硫酸亚铁废料及膨润土为原料，经反应、聚合工艺过程制备聚硅硫酸铝铁净水剂的生产工艺为国内首创。

该工艺具有：生产工艺简单，反应条件温和，实现了自热平衡下的常压反应、聚合生产过程，反应时间及聚合时间短。

（2）产品处理废水的COD、BOD、色度去除率高，具有净水性能优越，产品稳定好，存放期长。

（3）产品不含氯，铝含量低，铁含量高。

（4）产品适应性广，适应的pH范围大，形成的颗粒沉降性、重凝性能好。

（5）由于硅的引入、（亚）纳米粉的形成，改善了产品的除浊性能。

（6）反应得到的产品直接为粉状固体，省去了浓缩、干燥过程，减少了投资，降低了生产成本。

（7）生产中不仅不产生三废，还利用了含铁废料。

投资规模10-80万元
合作方式技术转让。

聚硅酸硫酸铝铁(PSAFS)的合成赵会明1,罗固源2(1.重庆大学化学化工学院,重庆400030;2.重庆大学城市建设与环境工程学院,重庆400030)摘要:提出了一种新型无机高分子絮凝剂聚合硅酸硫酸铝铁(PSAFS),PSAFS保留了铝铁各自均聚物的优点,克服了聚合氯化铝(PAC)处理后水样中残留铝浓度较高和聚合氯化铁(PFC)稳定性较差的一些缺点,因此,近年来引起国内外的普遍关注。

采用水玻璃、硫酸铝和硫酸铁为原料制备聚合硅酸硫酸铝铁,研究了各种因素对该无机高分子絮凝剂絮凝行为的影响,分析了聚硅酸的稳定性、Al/Fe/Si的摩尔比值与絮凝行为的关系,得到了最佳合成条件。

关键词:絮凝剂;聚合硅酸硫酸铝铁;制备方法;絮凝行为;影响因素聚硅酸(PS)作为助凝剂,具有来源广、无毒、成本低和聚合简单的优点,可以加速悬浮物的沉降。

但是聚硅酸的电中和能力很弱,易凝胶,稳定性和储存性较差,须现场配制,在使用上受到一定限制。

据国内外有关文献报道,在聚硅酸中加入金属离子不但能增加其稳定性,还能形成一系列新型聚硅酸絮凝剂,如聚硅酸铝、聚硅酸铁、聚硅酸铝铁等。

我国从20世纪90年代开始对聚硅酸铝铁絮凝剂进行合成与研究,已经把这一课题列为国家“九五”科技攻关项目,在合成方面,主要是将硫酸铝和硫酸铁溶液混合后加入到聚硅酸中,由于铁盐比铝盐更容易与聚硅酸聚合,这样将影响铝盐与聚硅酸的聚合。

笔者采用剧烈搅拌条件下向聚硅酸中分步加入硫酸铝和硫酸铁溶液的方法制备了聚合硅酸硫酸铝铁(PSAFS),并对影响其絮凝行为的因素进行了探讨。

1实验部分1.1主要仪器和药品JJ-1增力电动搅拌器(金坛市新航仪器厂),JJ-4六联电动搅拌器(金坛市中大仪器厂), ZBX-4型浊度计(西师电子产品开发部),pHS-3C型精密酸度计(上海电光器件厂),水玻璃(重庆井口化工厂,浓度为27%)、硫酸铝(成都科龙化工试剂厂,分析纯)、硫酸铁(成都金山化工试剂厂,分析纯)、嘉陵江某排污口水样(澄清后浊度为3.4NTU,pH=6.9)。

[收稿日期]2008211206　[作者简介]王松(19642),男,1985年大学毕业,教授,现主要从事油田应用化学方面的研究工作。

聚硅酸硫酸铝铁(PSAFS)的制备及影响因素研究 王　松,赵伟民　(长江大学化学与环境工程学院,湖北荆州434023) 曾　科　(辽河石油勘探局井下作业处,辽宁盘锦124000)[摘要]研究了聚硅酸硫酸铝铁(PSA FS )的制备方法,最佳制备工艺条件:A13+与Fe 3+的摩尔比为7∶3,碱化度B 3值为014,SiO 2含量为0130mol/L 且投加量为015%。

絮凝效果影响因素主要包括:A13+与Fe 3+的摩尔比,A13+、Fe 3+与SiO 2的摩尔比,碱化度(B 3)和药剂投加量。

现场应用表明,用PSA FS处理辽河油田酸化废水时有较好的去除效果。

与原絮凝剂C 21相比,废水的除色率、除浊率和除油率有了明显的改善,除色率为7414%,除浊率为9618%,除油率达到8915%,分别提高了913%、411%和114%,絮凝体的沉降时间由110min 缩短为3min 。

[关键词]聚硅酸硫酸铝铁(PSA FS );絮凝剂;酸化废水;制备[中图分类号]TE99212[文献标识码]A [文章编号]100029752(2009)022*******絮凝沉淀是水处理工艺中应用最普遍的关键环节之一,它决定着后续流程的运行工况、最终出水水质和成本费用,因而成为水处理工程中最重要的研究和应用领域之一。

研制和开发新型、高效、无毒、廉价的无机高分子絮凝剂成为水处理领域的一项迫切任务,是当前国内外水处理界关注的重要课题之一[1～4]。

笔者着手研究的聚硅酸金属盐絮凝剂,是一类新型无机高分子复合絮凝剂。

该类絮凝剂分子量高、絮凝性能优异、成本低,可以广泛应用于各种工业废水处理,因此是当前国内外无机高分子絮凝剂研究的一个热点。

1　聚硅酸硫酸铝铁(PSAFS)的制备表1　试验试剂试剂纯度生产厂家硫酸分析纯湖南株州化工厂硅酸钠分析纯天津化工厂硫酸铁分析纯上海化学试剂公司硫酸铝分析纯上海化学试剂公司表2　主要仪器仪器名称型号生产厂家增力电动搅拌器JJ 21杭州市仪器厂六联电动搅拌器JJ 24杭州市仪器厂浊度计ZBX 24上海分析仪器厂精密酸度计p Hs 23C上海分析仪器厂 相对于有机和天然高分子絮凝剂,无机高分子复合絮凝剂的优点是很明显的,它能以相对较低的成本取得较优良的处理效果,而聚硅酸金属盐絮凝剂是主要的研究对象,由于铝系絮凝剂的种种不足,铁系絮凝剂日益受到人们的重视[5,6]。

水处理剂包括很多种，聚合硅酸铝铁是其中的一种复合新型水处理剂，具有离子度高、易溶于水（在整个PH值范围内完全溶于水，且不受低水温的影响）、不成凝胶、水解稳定性好等特点，由于絮凝剂的大分子链上所带的正电荷密度高，产物的水溶性好，分子量适中，因此具有絮凝和消毒的双重性能。

絮凝剂与传统使用的无机絮凝剂（如聚合氯化铝，硫酸铝、碱式氯化铝等）相比，具有产生的淤泥量少，沉降速度快水质好，成本低等特点，而且还可采用直接过滤的新工艺，这对传统的上水处理无疑是一个重大改革。

高效絮凝剂它不仅可有效地降低水中悬浮物固体含量，从而降低水的浊度：而且还可使病毒沉降和降低水中三卤甲烷前体的作用，因而使水中的总含碳量（TOC）降低。

絮凝剂可作为主絮凝剂和助凝剂使用（其用量0.5-0.7PPM相当于明矾50~60PPM），对水的澄清更具显著效果。

特别是对低浊度水的处理，更是其它类型的高分子絮凝剂所不及。

聚合硅酸铝铁溶解性：易溶于水、醇、氯仿、四氯化碳，微溶于苯理化指标外观灰黑色粉状或淡黄色片状特性粘度≥40%m1/g含量≥36%m/m 离子度≥50%m/m分子量174.45 适应水PH值6-9用途1、聚合硅酸铝铁絮凝体形成快、沉降速度快，如遇潮解，其效果不变。

2、聚合硅酸铝铁腐蚀性小，操作条件好，处理水中盐分增加少，有利于离子交换处理和高纯制水。

3、聚合硅酸铝铁适应的源水PH6.0-9.0范围均可凝聚，对源水温度的适应性优于，聚合氯化铝、硫酸铝等无机絮凝剂4、聚合硅酸铝铁广泛用于自来水，印染废水、皮革废水、含氟废水、重金属废水、含油废水、造纸废水、洗煤废水、矿山废水、酿造废水、冶金废水、肉类加工废水等废水净化处理。

5、聚合硅酸铝铁还用于给水的特殊水质处理、除镉、除氟、除放射性污染、除浮油等聚合硅酸铝铁作用及使用方法:聚合硅酸铝铁絮凝剂是一种水溶性无机高分子化合物，它具有阳的离子电荷，易溶于水，储存稳定性较差，适用于处理低浊低温废水。

第27卷第4期新乡学院学报：自然科学版2010年8月 V ol. 27 No. 4 Journal of Xinxiang University: Natural Science Edition Aug. 2010聚合硅酸硫酸铝铁的合成及应用研究马同森，吴杰，周艳梅（河南大学化学化工学院，河南开封475004）摘要：以膨润土为原料，通过酸浸、碱浸、氧化、聚合等一系列反应制备不同物质的量比的聚合硅酸硫酸铝铁絮凝剂，讨论了NaOH浓度、反应时间、反应温度对SiO2溶出率的影响，通过混凝试验考查了其对生活废水的处理效果，得出最佳物质的量比的絮凝剂、最佳投加量、最佳沉降时间和最适宜pH值范围，结果显示合成的系列絮凝剂对生活废水有较好的处理效果。

关键词：聚合硅酸硫酸铝铁；膨润土；复合絮凝剂；废水中图分类号：TQ314.253文献标志码：A文章编号：1674–3326(2010)04–0041–06Synthesis and Application of PAFSiMA Tong-sen, WU Jie, ZHOU Yan-mei(College of Chemistry and Chemistry Engineering, Henan University, Kaifeng 475001, China) Abstract: The research is focused on the production of different molar ratio complex wastewater coagulants from bentonite by a series of ways, such as acid, alkali, oxidation, and polymerization. The factors which affected the extraction efficiency of silicon oxides from bentonite were the concentration of NaOH, reaction temperature and time. The optimum conditions as proportion, dosage, sedimentation time, and pH were determined. These samples exhibit a significantly better coagulation performance in treating living wastewater under the applied experimental conditions.Key words: Bentonite; poly-aluminum-ferric-silicate-sulfate; complex coagulant; wastewaterr0引言20世纪60年代后发展起来的无机高分子絮凝剂(Inorganic polymer flocculants, IPF)是一类新型的水处理药剂，由于与传统的水处理药剂相比在很多方面都自有特色，因而被称为第2代无机絮凝剂[1]。