新型复合絮凝剂凹凸棒土／聚合硫酸铁铝的制备

第43卷增刊2010年土　木　工　程　学　报C H I N A C I V I LE N G I N E E R I N G J O U R N A LV o l .432010基金项目:国家“863”计划重大项目课题(2009A A 06A 416)作者简介:吴烈善,博士,教授收稿日期:2010-09-29复合絮凝剂聚合硫酸铝铁的制备及性能研究吴烈善　伍敏莉　梁　玉(广西大学,广西南宁530004)摘要: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(P A F S )。

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2000N T U 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P A F S 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F e r r o n 逐时络合比色法的研究发现,该絮凝剂产品的[A l +F e ]a 含量占66.72%、[A l +F e ]b 占20.48%、[A l +F e ]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;形貌结构中图分类号:X 75 文献标识码:A 文章编号:1000-131X (2010)增-0450-07P r e p a r a t i o n o f p o l y m e r i c a l u m i n u m f e r r i c s u l f a t e a n d i t s r e s e a r c ho n c h a r a c t e r i z a t i o nW u L i e s h a n W u M i n l i L i a n g Y u (G u a n g x i U n i v e r s i t y ,N a n n i n g 530004,C h i n a )A b s t r a c t :An e w t y p e f l o c c u l a n t -p o l y m e r i c a l u m i n u mf e r r i c s u l f a t e w a s p r e p a r e d .T h e m a i n m a t e r i a l w a s b a u x i t e ,w h i c h w a s a c i d i f i e d b y s u l f u r i c a c i du n d e r a c e r t a i nt e m p e r a t u r e ,a n dt h e nt h e a l k a l i z a t i o n a g e n t w a s a d d e di n t ot h e m i x e d l i q u i d .B y u s i n g t h eh y d r o l y s i s p o l y m e r i z a t i o nc u r i n g ,w ec a no b t a i ni t .B a s e do nt h ec o n c e n t r a t i o na n da m o u n t o fs u l f u r i c a c i d 、r e a c t i o n t i m e 、r e a c t i o nt e m p e r a t u r e ,t h e o p t i m i z e d t e c h n o l o g i c a l c o n d i t i o n f o r t h ep r e p a r a t i o n o f t h e s o l i d P A F S w a s d e t e r m i n e d t h r o u g h t h e o r t h o g o n a l d e s i g n e x p e r i m e n t .U n d e r t h e s e c o n d i t i o n s ,t h e i r o n o x i d e c o n t e n t c a n b e u p t o 5.59%,t h ea l u m i n u m o x i d ec o n t e n t o f 6.65%a n dt h e b a s i c i t y o f P A F Sw a s 57.35%.T h e r e m o v a l r a t e o f t u r b i d i t y o f h e a v y r a i n s t o r m s i n w h i c h t h e t u r b i d i t y w a s m o r e t h a n 2000N T Ur e a c h e d 99.74%.T h e s u r f a c e s t r u c t u r e a n d t h e m a j o r c r y s t a l p h a s e s o f P A F S w e r e r e v e a l e d b y s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p e (S E M )a n d X -r a y d i f f r a c t i o n (X R D ).R e s u l t s s h o w e dt h a t i t w a s m a c r o m o l e c u l a r n e t w o r ks t r u c t u r ea n dam i x t u r eo f m i n e r a l c r y s t a l s ,w i t hi r o np o l y m e r ,a l u m i n u m m o n o m e r i c a n d a l u m i n u mo l i g o m e r .T h e r e s u l t s o f F e r r o n e x p e r i m e n t d e n o t e d t h a t t h e c o n t e n t s o f [A l +F e ]a 、[A l +F e ]b 、[A l +F e ]c i n P A F S w a s s e p a r a t e l y 66.72%、20.48%a n d 12.80%.K e y w o r d s :s o l i d p o l y m e r i c a l u m i n u mf e r r i c s u l f a t e ;p r e p a r a t i o n m e t h o d ;S E M ;X R D E -m a i l :w l s @g x u .e d u .c n引 言我国铝土矿资源储量丰富,分布广。

聚合硫酸铝铁制备原理（原创版）目录一、聚合硫酸铝铁的概述二、聚合硫酸铝铁的制备原理三、聚合硫酸铝铁的性质和特点四、聚合硫酸铝铁的应用领域五、聚合硫酸铝铁的制备方法及其影响因素六、聚合硫酸铝铁的实验方案介绍正文一、聚合硫酸铝铁的概述聚合硫酸铝铁（Poly 硫酸铝铁，简称 PAFS）是一种无机高分子混凝剂，它是在聚合硫酸铁和聚合硫酸铝的基础上发展起来的。

聚合硫酸铝铁兼具铝盐的净水效果和铁盐的安全无害的优点，还具有盐基度高、矾花大、絮凝沉降快、用量少、去除率高、应用领域广泛等优点。

目前，聚合硫酸铝铁主要用于混凝除浊、处理印染废水、饮用水、工业用水等各种工业废水和城市污水。

二、聚合硫酸铝铁的制备原理聚合硫酸铝铁的制备原理是利用一定的氧化剂将硫酸亚铁氧化为硫酸铁，然后与硫酸反应生成碱式硫酸铁，最后通过聚合反应得到聚合硫酸铝铁。

制备过程中，反应温度、氧化剂的用量、反应时间以及反应比例（总铁与硫酸根比例）等因素会影响聚合硫酸铝铁的性能和产量。

三、聚合硫酸铝铁的性质和特点聚合硫酸铝铁是一种淡黄色无定型粉状固体，极易溶于水。

其水溶液为红棕色透明溶液，具有吸湿性。

聚合硫酸铝铁作为无机高分子絮凝剂，具有矾花大、絮凝沉降快、用量少、去除率高等优点。

同时，它还具有盐基度高、安全性好、环保等优点。

四、聚合硫酸铝铁的应用领域聚合硫酸铝铁广泛应用于饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理。

由于其高效的净水效果和环保性能，聚合硫酸铝铁在印染、皮革、矿山、冶金、石油加工等行业的废水处理中得到了广泛应用。

五、聚合硫酸铝铁的制备方法及其影响因素聚合硫酸铝铁的制备方法主要包括空气（氧气）催化氧化法、氯酸钾（钠）氧化法、硫铁矿灰加压酸熔法等。

这些方法在制备过程中，反应温度、氧化剂的用量、反应时间以及反应比例（总铁与硫酸根比例）等因素都会影响聚合硫酸铝铁的性能和产量。

六、聚合硫酸铝铁的实验方案介绍本研究采取正交试验设计方案，以硫酸亚铁为原料，在硫酸溶液中以氧化剂氧化，控制反应温度、氧化剂的用量、反应时间以及反应比例，以获得性能优良的聚合硫酸铝铁。

聚合硫酸铁铝的合成条件及其性能测试 *刘峙嵘 1, 3方裕勋 1于崇涛 2李传茂 1徐琼 1苏建芝 1(1. 东华理工学院应用化学系,江西抚州 344000; 2. 山东省青岛市自来水集团有限责任公司设计室, 山东青岛 266111; 3. 中国原子能科学研究院放射化学研究所,北京 102413摘要以硫酸法生产的钛白粉副产品七水硫酸亚铁为原料,以氧气、双氧水、臭氧作氧化剂,改变浓硫酸滴加速度、反应温度和反应时间来合成聚合硫酸铁铝。

应用试铁灵逐时络合比色法测定铁溶液中聚合物的形态,结合其他性能测试,探索合成聚合硫酸铁铝的最佳工艺条件。

经过反复实验证明, 复合聚合硫酸铁铝生产周期短、成本低、经济效益高、设备投资少、产品无毒无害、絮凝效果好,是一种具有很好发展前景的絮凝剂。

关键词聚合硫酸铁铝水处理剂逐时比色法Study on synthesis of PFAS and analysis of its ingredientsLiu Zhirong, Fang Yuxun, et al. Department of Applied Chemistry of East China Institute of Technology, Fuzhou Jiangxi 344000Abstract :In this paper, several oxidizers, oxygen , hydrogen peroxide, ozone etc. , have been proposed to synthesize poly-ferric aluminous sulfate(shorted as PFAS by different conditions such as dripping speed of concentrated sulfuric acid, reaction temperature and reaction time. The material, ferrous sulfate, derived from by-product of traditional production of titanium white. The active properties of poly-ferric aluminous sulfate were analyzed by means of Ferron & time colorimetry one by one , in order to conclude the optimal conditions for its further synthesis . The results show that the cycle of production is short , manufacture of flocculant simple, total investment low, economic situation good, output “ green” , sedimentation fast. In all, poly-ferric aluminous sulfate is promising wastewater flocculant.Keywords :PFAS Wastewater treatment Ferron & time colorimetry one by one聚合硫酸铁铝(PFAS 是在聚合硫酸铁(PFS [1]的基础上发展起来的,并综合了PFS 优点的一种新型高效的水处理剂, 可广泛用于各类废水、工业用水及饮用水的混凝沉淀处理。

聚合硫酸铁絮凝剂的制备和应用方法
聚合硫酸铁是一种常用的絮凝剂，其制备和应用方法如下：
制备方法：
1. 预先准备所需材料，包括硫酸铁、聚合剂（如聚丙烯酰胺）、酸性调节剂（如硫酸或盐酸）和稀释剂（如水）。

2. 在搅拌的条件下，将硫酸铁加入适量的水中，形成硫酸铁水溶液。

3. 将聚合剂逐渐加入硫酸铁水溶液中，并进行搅拌以促进其混合。

4. 加入适量的酸性调节剂，以调节溶液的pH值，通常设定在
2至3之间。

5. 继续搅拌并逐渐加入稀释剂，直到溶液变得透明且饱和。

应用方法：
1. 将制备好的聚合硫酸铁溶液（絮凝剂）注入待处理的水中，通常以1至5毫克/升的剂量添加。

2. 搅拌水体，以帮助聚合硫酸铁与水中的悬浮物或胶体物质发生化学反应。

3. 然后，静置一段时间，使悬浮物或胶体物质与絮凝剂形成较大的絮凝物（絮凝团）。

4. 最后，通过沉淀或过滤等方法，使絮凝物从水中分离出来。

需要注意的是，聚合硫酸铁絮凝剂的具体制备方法和应用条件会根据不同的水体处理需求和水质特征有所变化，因此在实际应用中，还需要根据具体情况进行调整和优化。

凹凸棒石-聚合硫酸铁复合混凝剂在废水处理中的应用研究的开题报告一、研究背景随着工业化进程的不断发展，废水排放量不断增加，给环境带来了严重的污染问题。

如何有效地处理废水成为了当今急需解决的问题之一。

传统的废水处理方法难以满足当前水质处理的要求。

因此，在化学混凝剂领域的研究中，新型的聚合硫酸铁复合混凝剂吸引了研究人员的注意。

凹凸棒石是具有蛇纹、孔洞、裂隙等自然凹凸纹理的一种矿物质，其孔隙率大，表面活性高，能够吸附有效成分。

聚合硫酸铁为一种重要的废水处理混凝剂，在处理含有颜料、有机物质等生产废水时表现出良好的效果。

在此基础上，通过将两种材料复合，可以得到一种更加优异的混凝剂。

二、研究目的本研究的主要目的是探究凹凸棒石-聚合硫酸铁复合混凝剂在废水处理中的应用效果和机制，为工业废水治理提供一定的科研支持。

三、研究内容和方法1.材料的制备通过化学合成实验法，制备聚合硫酸铁混凝剂，采用机械打磨的方法将聚合硫酸铁和凹凸棒石复合。

调整材料的比例，获得不同的复合混凝剂。

2.废水处理实验分别采用凹凸棒石、聚合硫酸铁和两者复合混凝剂对含有重金属等有机物质废水进行处理，研究不同混凝剂对废水的净化效果。

3.机理分析通过废水化学成分分析、电化学实验等方法，探究凹凸棒石-聚合硫酸铁复合混凝剂在废水中的化学机理和反应过程。

四、预期成果1.探究凹凸棒石-聚合硫酸铁复合混凝剂在废水处理中的应用效果，并评估混凝剂的净化能力。

2.研究混凝剂的化学机理和反应过程，深入了解混凝剂的净化机理。

3.提供一种新型的混凝剂制备方法和工业废水治理方案，为环保事业的发展做出一定的贡献。

第27卷　第1期2009年1月 石化技术与应用Petr ochem ical Technol ogy&App licati on　Vol127　No11 Jan.2009研究与开发(20～23)凹凸棒-聚氯化铝复合絮凝剂的制备及应用夏德强,王萍,付君善,韩晓燕,孔爱平(兰州交通大学化学与生物工程学院,甘肃兰州730070)摘要:在HCl改性凹凸棒存在下采用慢速滴碱法合成聚氯化铝(P AC),制备出了新型凹凸棒-P AC 复合絮凝剂AP AC。

单因素实验结果表明,制备AP AC的最佳工艺条件为:A l Cl3浓度为0.6mol/L, m(铝)/m(凹凸棒)为2,反应温度为80℃,反应时间为3h,盐基度为80%,凹凸棒改性时HCl的浓度为6mol/L。

生活污水处理结果表明,最佳操作条件为:AP AC溶液(质量浓度为1g/L)用量[m(AP AC溶液)/V(生活污水)]为16mg/L,原水的pH值为8。

在最佳处理条件下,生活污水浊度下降率大于99%, COD Cr下降率大于80%,残余铝质量浓度为0.134mg/L,形成的絮凝体大而密实且沉降性好。

关键词:絮凝剂;凹凸棒;聚氯化铝;水处理中图分类号:T Q314.253 文献标识码:B 文章编号:1009-0045(2009)01-0020-04 无机絮凝剂聚氯化铝[Poly(alu m inium chl o2 ride),P AC]已在生活饮用水和各工业给排水的除浊、脱色和污水处理中获得广泛应用,该方法虽具有P AC用量少、对原水温度适应范围较宽等优点,但当待处理水水质变化较大时出水混浊,不能满足实际需求,原因是P AC的聚合度不够大,絮凝架桥能力弱[1-2]。

另外,经铝盐处理获得饮用水中的残余铝对人体健康的影响近年来也越来越受到关注。

为克服P AC的缺点,本工作依据协同增效原理,将吸附、架桥、絮凝沉淀性能均较好的P AC与吸附作用较强的天然矿物凹凸棒复合,研制出新型高效凹凸棒-P AC复合絮凝剂(AP AC),并考察了其对生活污水的处理效果。

凹凸棒土聚合硫酸铁复合絮凝剂在废水处理中的应用研究摘要:本文制备了凹凸棒土-聚合硫酸铁复合絮凝剂,考察了凹凸棒土投加量、凹凸棒土改性温度以及凹凸棒土与聚合硫酸铁复合反应温度、复合反应时间对复合絮凝剂絮凝性能的影响。

通过对其在生活废水中的CODcr去除率和浊度去除率进行比较,得到复合絮凝剂的最优制备工艺条件:凹凸棒土热处理温度为400℃、复合反应温度50℃、凹凸棒土投加量2.0g/L、复合反应时间为4h。

关键词:聚合硫酸铁凹凸棒土复合混凝剂凹凸棒土是一种含水镁铝碳酸盐粘土矿物[1],凹凸棒土的基本结构单元是平行于碳轴的硅氧四面体双链组成,各个链间通过氧原子连接,每个双链的上下层间通过一层镁原子的六价配位连接。

硅氧四面体活性氧原子的指向(即硅氧四面体的角顶)每四个一组上下交替排列。

由于晶体结构中存在晶体孔道,内表面积较大,因而具有很强的物理吸附性能[2]。

由于无机盐类絮凝剂在水处理过程中存在较大的问题,如聚合速度慢,形成的絮状物小,腐蚀性强,在某些场合净水效果不理想等等,而逐渐被无机高分子和复合型无机高分子絮凝剂所取代[3]。

聚合硫酸铁[4]具有较强的吸附、架桥、絮凝沉淀性能,而凹凸棒土具有独特的单元晶体结构,因此具有很强的物理吸附作用,依据协同增效的原理将聚合硫酸铁与凹凸棒土复配制得一种新型高效的絮凝剂。

1 实验部分1.1 聚合硫酸铁的制备制备方法按文献[5]。

将1.35mL的浓硫酸加入盛有15.7mL水的圆底烧瓶中配制成稀溶液,加热到55℃。

在搅拌下分别加入27g FeSO4·7H2O和2.7g KClO3,搅拌3.5h,加水至35.0ml,冷却到室温,备用。

1.2 凹凸棒土的热改性采用热改性的方式,称取一定量的凹凸棒土,分别在300℃、400℃、500℃、600℃、700℃下烘焙1h,冷却后研磨,用200目筛过筛,干燥备用。

1.3 凹凸棒土-聚合硫酸铁复合絮凝剂的制备将5mL聚合硫酸铁与2g的改性凹凸棒土在搅拌条件下于30℃～70℃下反应1h～6h,然后于55℃烘干后,研磨成粉状,备用。

专利名称：复合聚合硫酸铁铝的生产方法
专利类型：发明专利
发明人：莫炳禄,阮复昌,公国庆,张民权,卢燕玲申请号：CN94117429.8
申请日：19941104
公开号：CN1101896A
公开日：
19950426
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种复合聚合硫酸铁铝的生产方法，是以硫酸亚 铁为原料，以硝酸铝为催化剂，在酸性条件下进行氧 化、水解、聚合反应约一小时即得到盐基度达20％以 上的复合聚合硫酸铁铝，该生产方法反应时间短、基 本上消除了对环境的污染，对污水、废水等具有很好 的絮凝效果。

申请人：华南理工大学
地址：510641 广东省广州市五山
国籍：CN
代理机构：华南理工大学专利事务所
代理人：何燕玲
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