曹 健

(泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 泰州 225300)

無(wú)機(jī)絮凝劑目前常用的品種主要有鋁鹽和鐵鹽兩大類，例如聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵等。無(wú)機(jī)絮凝劑從單一金屬離子向復(fù)合金屬離子進(jìn)行發(fā)展，復(fù)合無(wú)機(jī)高分子絮凝劑具有更優(yōu)異的絮凝效果。復(fù)合無(wú)機(jī)高分子絮凝劑具有比單一無(wú)機(jī)高分子絮凝劑更為良好的性能，它具有兩種或兩種以上的無(wú)機(jī)單一高分子絮凝劑的協(xié)同作用，能夠適合各類廢水的處理要求，混凝沉降效果比較好[1-2]。

聚磷氯化鋁鐵是以氯化鋁和氯化鐵為原料制備的鋁鐵復(fù)合絮凝劑，該絮凝劑是在鋁鐵復(fù)合絮凝劑的基礎(chǔ)上，適量引入磷酸鹽，通過(guò)磷酸根的增聚作用，使得聚磷類復(fù)合鋁鐵鹽中產(chǎn)生一類高電荷的帶磷酸根的多核中間絡(luò)合物[3]，更能顯著提高聚合氯化鋁鐵的沉降速度和絮凝能力，進(jìn)一步提高復(fù)合型無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的藥劑性能，增強(qiáng)了鋁鐵復(fù)合絮凝劑的絮凝效果。

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)原料和儀器

鋁酸鈣(工業(yè)級(jí)、含Al2O3為50%)、高嶺土(工業(yè)級(jí))、氯化鐵(C.P)、磷酸二氫鈉(C.P)。

250mL全玻璃回流裝置、六聯(lián)攪拌機(jī)、HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋、722可見(jiàn)分光光度計(jì)、PHS-25pH計(jì)。

1.2 聚磷氯化鋁鐵性能測(cè)試方法

絮凝性能的測(cè)試方法采用燒杯攪拌實(shí)驗(yàn)法，模擬廢水混凝處理過(guò)程中的混合、絮凝和沉淀等工藝過(guò)程。將盛有一定量廢水的燒杯置于六聯(lián)攪拌機(jī)上，按不同的投加量投加絮凝劑。先快速攪拌，使絮凝劑快速分散到廢水中與水中膠體物質(zhì)接觸，使膠體聚集形成絮凝體，攪拌速度120 r/min，時(shí)間1min左右，然后慢速攪拌，使小絮體相互碰撞形成較大絮體，攪拌速度30r/min，時(shí)間15min左右，然后使絮凝體靜置沉降15min，在燒杯中取出清液進(jìn)行吸光度測(cè)定[4]，根據(jù)吸光度計(jì)算出濁度去除率。

2 聚磷氯化鋁鐵的合成

2.1 氧化鋁與氯化鐵最佳配比的確定

將一定量的酸鈣加入到三口燒瓶中，然后將鹽酸緩慢加入到燒瓶中，同時(shí)打開(kāi)攪拌器，在溫度60OC時(shí)反應(yīng)6h，制得氯化鋁。

按FeCl3∶Al2O3物質(zhì)的量比為0.2∶1；0.3∶1；0.4∶1；0.5∶1分別稱取一定量的氯化鐵和氯化鋁加入到燒瓶中，反應(yīng)一定時(shí)間后，60℃下保溫8h，生成含鐵量不同的聚合氯化鋁鐵。

利用上述得到的不同濃度的聚合氯化鋁鐵，分別配成質(zhì)量濃度為0.5%的溶液，投加量分別為1,2,3,4,5mL。利用高嶺土模擬水樣進(jìn)行廢水的絮凝杯罐實(shí)驗(yàn)。根據(jù)吸光度計(jì)算出濁度去除率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著投加量的不斷增加，濁度去除率不斷增高，當(dāng)投加量到4mL時(shí)，由四種配比制得的聚合氯化鋁鐵的濁度去除率基本上均達(dá)到較大值。當(dāng)Al2O3∶FeCl3物質(zhì)的量比為1∶0.4，投加量為5mL時(shí)，濁度去除率最高，達(dá)99.19%。

2.2 氧化鋁、氯化鐵和磷酸氫二鈉最佳配比的確定

按Na2HPO4∶FeCl3∶Al2O3物質(zhì)的量比為0.15∶0.4∶1；0.2∶0.4∶1；0.25∶0.4∶1分別加入一定量的氯化鋁、三氯化鐵和磷酸二氫鈉，反應(yīng)一定時(shí)間后，60℃ 下保溫8h。生成含不同磷量的聚磷氯化鋁鐵。

利用上述得到的不同濃度的聚磷氯化鋁鐵，分別配成質(zhì)量濃度為0.5%的溶液，投加量分別為1，2，3，4，5mL。利用高嶺土模擬水樣進(jìn)行水的絮凝杯罐實(shí)驗(yàn)。根據(jù)吸光度計(jì)算出濁度去除率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著投加量的不斷增加，濁度去除率不斷增高，當(dāng)投加量到4mL時(shí)，濁度去除率基本上均達(dá)到較大值。當(dāng)Al2O3∶FeCl3∶Na2HPO4物質(zhì)的量比為1∶0.4∶0.2，投加量為5mL時(shí)，濁度去除率最高，達(dá)99.65%。所以聚合氯化鋁鐵和磷酸氫二鈉的最佳質(zhì)的量配比確定為Al2O3∶FeCl3∶Na2HPO4=10.4∶0.2。

3 聚磷氯化鋁鐵的應(yīng)用

利用上述最佳條件下所得到的聚磷氯化鋁鐵和市售聚合氯化鋁，分別配成質(zhì)量濃度為0.5%的絮凝劑溶液，投加量分別為6，10，14，18，22mL，利用印染廢水進(jìn)行絮凝杯罐實(shí)驗(yàn)，根據(jù)吸光度計(jì)算出濁度去除率。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出，聚磷氯化鋁鐵的絮凝效果優(yōu)于市售的聚合氯化鋁，當(dāng)投加量達(dá)到14mL時(shí)，去濁率達(dá)到最高，聚磷氯化鋁鐵達(dá)97以上%，而聚合氯化鋁的投加量為18mL時(shí)，去濁率達(dá)到最高96%左右。

用上述實(shí)驗(yàn)中最佳投加量，分別用聚合氯化鋁和聚磷氯化鋁鐵處理印染廢水，取上清液進(jìn)行CODCr的測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 處理前后廢水CODCr的去除率

表1中可以看出，在處理印染廢水時(shí)，聚磷氯化鋁鐵CODCr的去除率比聚合氯化鋁高，表明聚磷氯化鋁鐵的絮凝效果優(yōu)于聚合氯化鋁。