亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        用煤矸石酸浸液微波加熱制備聚硅酸硫酸鋁鐵

        2021-04-08 07:58:24孔德順蔣榮立
        濕法冶金 2021年2期
        關(guān)鍵詞:體系

        孔德順,蔣榮立

        (1.中國礦業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院,江蘇 徐州 221016;2.六盤水師范學(xué)院 化學(xué)與材料工程學(xué)院,貴州 六盤水 553004;3.貴州省煤炭潔凈利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,貴州 六盤水 553004)

        在污水處理過程中,需要用到大量混凝劑[1]。混凝劑分為有機(jī)混凝劑、無機(jī)混凝劑及生物混凝劑[2],其中應(yīng)用最廣泛的是無機(jī)混凝劑。常用無機(jī)混凝劑主要有明礬、硫酸鋁、氯化鐵、硫酸鐵、硅酸鈉、氯化鋁、聚合氯化鋁等。聚硅酸(PS),又叫活化硅酸,無毒、價廉,特別對低溫低濁度污水有突出的去濁效果[3],但單一的聚硅酸易凝膠化而失去活性,這一缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了其應(yīng)用。但聚硅酸中引入金屬離子不僅可以延緩其膠凝速度,而且金屬離子還可增大混凝劑的電中和作用[4]。聚硅酸硫酸鋁鐵(PSAFS)是一種新型的無機(jī)高分子混凝劑[5]。它綜合了聚硅酸、鋁鹽、鐵鹽的優(yōu)點(diǎn),用于處理污水,具有絮體密實(shí)、礬花大、沉降快、無毒無害等優(yōu)點(diǎn)[6]。

        PSAFS的制備原料通常是硫酸鋁、硫酸鐵等,但成本較高。試驗(yàn)研究采用富含鐵鋁的煤矸石酸浸液制備PSAFS;同時,改變傳統(tǒng)的水浴反應(yīng)加熱方式為微波加熱,使反應(yīng)物分子在電磁場中劇烈運(yùn)動快速升溫,提高反應(yīng)速度[7],達(dá)到節(jié)能、高效的制備目的[8]。

        1 試驗(yàn)部分

        1.1 試劑與設(shè)備

        試劑:硅酸鈉,天津博迪化工股份有限公司;硫酸鐵,分析純,北京化學(xué)試劑三廠;硫酸鋁,金山縣興塔化工廠;碳酸鈉,成都化學(xué)試劑廠;硫酸,重慶川東化工有限公司。所有試劑均為分析純。

        設(shè)備:TD-2500型X射線衍射儀,丹東通達(dá)儀器有限公司;FTIR-7600型紅外光譜儀,天津市港東科技發(fā)展有限公司;WGZ-1A型濁度計(jì),上海昕瑞儀器儀表有限公司;M1-211A型微波爐,廣東美的廚房電器制造有限公司,等。

        1.2 PSAFS的制備

        將質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的硅酸鈉溶液用稀硫酸調(diào)節(jié)pH至1.9,室溫靜置聚合20 min,得聚硅酸。聚硅酸有較大分子量,具有吸附、架橋、網(wǎng)捕作用[9]。

        將主要成分為Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的煤矸石酸浸液加入聚硅酸溶液中,調(diào)節(jié)體系pH為1~2;然后將溶液放入微波爐中,在一定功率下加熱1~3 min,取出后室溫下陳化24 h,得PSAFS溶液。

        1.3 模擬廢水的配制及去濁

        將3.0 g高嶺土和800 mL自來水于1 000 mL大燒杯中混合均勻,得模擬廢水,其初始濁度為3 750 NTU; 調(diào)廢水pH至7.0,加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的PSAFS溶液3 mL,攪拌后沉降30 min,取上清液測其濁度,計(jì)算去濁率,公式為

        式中:r—去濁率,%;a—模擬廢水初始濁度,NTU;a1—模擬廢水處理后濁度,NTU。

        2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

        2.1 PSAFS制備體系pH對去濁率的影響

        聚硅酸溶液中n(Fe3+)/n(Al3+)=1/1,n(Fe3+)/n(SiO2)=10/1,在120 W微波功率下加熱反應(yīng)3 min,陳化后測定產(chǎn)物去濁性能,體系pH對PSAFS去濁率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

        圖1 體系pH對PSAFS去濁率的影響

        由圖1看出:隨體系pH升高,產(chǎn)物PSAFS去濁率先升高后降低;體系pH=1.2時,PSAFS去濁率最大。體系pH較低時,H+會抑制鋁鐵離子水解;但pH升高,鋁鐵離子會水解形成沉淀,降低去濁性能,不能充分發(fā)揮聚硅酸的吸附、架橋、網(wǎng)捕作用,以及與聚合鋁鐵成分的電中和作用。綜合考慮,確定適宜的體系pH為1.2。

        2.2 鐵鋁物質(zhì)的量比對去濁率的影響

        聚硅酸溶液中n(Fe3+)/n(SiO2)=10/1,體系pH=1.2,微波功率120 W,反應(yīng)時間3 min,陳化后測定產(chǎn)物PSAFS去濁性能,鐵鋁物質(zhì)的量比對PSAFS去濁率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

        圖2 鐵鋁物質(zhì)的量比對PSAFS去濁率的影響

        由圖2看出:隨n(Fe3+)/n(Al3+)增大,產(chǎn)物PSAFS去濁率先升高后降低;n(Fe3+)/n(Al3+)=1/1時,PSAFS去濁率達(dá)最大。鋁鹽水解形成的絮體較小,處理后的水濁度較低,但沉降速度慢;而鐵鹽水解形成的絮體大,沉降快,但處理后的水濁度高。當(dāng)n(Fe3+)/n(Al3+)=1/1時,二者相互作用,使得PSAFS去濁率達(dá)最大。

        2.3 鐵硅物質(zhì)的量比對去濁率的影響

        聚硅酸溶液中n(Fe3+)/n(Al3+)=1/1,體系pH=1.2,微波功率120 W,反應(yīng)時間3 min,陳化后測定產(chǎn)物PSAFS去濁性能,鐵硅物質(zhì)的量比對PSAFS去濁率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

        圖3 鐵硅物質(zhì)的量比對PSAFS去濁率的影響

        由圖3看出,當(dāng)n(Fe3+)/n(SiO2)逐漸減小,產(chǎn)物PSAFS去濁率先升高后降低,并且在n(Fe3+)/n(SiO2)=9/1時達(dá)最大。鐵硅物質(zhì)的量比由11/1 降至9/1時,鐵相對含量減少,硅相對含量增加,由于聚硅酸具有良好的吸附、架橋、網(wǎng)捕作用,所以會使產(chǎn)物去濁性能增強(qiáng);當(dāng)鐵硅物質(zhì)的量比由9/1降至7/1時,鐵相對含量繼續(xù)降低,這相當(dāng)于減弱了產(chǎn)物中鐵組分的電中和作用;n(Fe3+)/n(SiO2)適宜時,產(chǎn)物會疊加二者優(yōu)勢,故n(Fe3+)/n(SiO2)=9/1時,去濁率最高。

        2.4 微波功率對去濁率的影響

        聚硅酸溶液中n(Fe3+)/n(SiO2)=9/1,n(Fe3+)/n(Al3+)=1/1,體系pH=1.2,微波加熱反應(yīng)2 min,陳化后測定產(chǎn)物PSAFS去濁性能,微波功率對PSAFS去濁率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

        圖4 微波功率對PSAFS去濁率的影響

        由圖4看出:隨微波功率增大,PSAFS去濁率先升高后降低;微波功率為380 W時,PSAFS去濁率最大。隨微波功率增大,體系吸收的功率與電場強(qiáng)度平方成正比[10],反應(yīng)物和極性的水分子按電磁場分布方式運(yùn)動,體系在較短時間內(nèi)迅速升溫,微波能很快轉(zhuǎn)化為熱能[11],其有序性增強(qiáng)[12],體系內(nèi)分子的有效碰撞概率增大,反應(yīng)速率增大;但微波功率繼續(xù)增大,則產(chǎn)物容易解離,其去濁效果受影響。

        2.5 反應(yīng)時間對PSAFS去濁率的影響

        聚硅酸溶液中n(Fe3+)/n(Al3+)=1/1,n(Fe3+)/n(SiO2)=9/1,體系pH=1.2,微波功率380 W,陳化后測定產(chǎn)物PSAFS去濁性能,反應(yīng)時間對PSAFS去濁率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示??梢钥闯觯弘S反應(yīng)時間延長,PSAFS去濁率先升高后降低;反應(yīng)3 min時,去濁率最高。反應(yīng)1~3 min內(nèi),反應(yīng)物中的極性分子和離子在微波場作用下發(fā)生頻率極高的振蕩運(yùn)動,產(chǎn)生較強(qiáng)的熱效應(yīng)。在微波熱效應(yīng)作用下[13],反應(yīng)物分子熱運(yùn)動加劇,分子間有效碰撞概率增大[14],所以反應(yīng)物不斷聚合,分子量增大,有利于去濁;反應(yīng)時間持續(xù)延長,PSAFS會發(fā)生部分解聚,從而降低去濁性能。作為對比,采用水熱法時,在94 ℃下加熱3 min,相同濃度的產(chǎn)物處理同樣的水樣,去濁率只有84.52%。這是由于傳統(tǒng)水熱法需要的聚合時間更長,短時間內(nèi)聚合產(chǎn)物的分子量未達(dá)足夠大所致??梢?,微波加熱效果相對更好。綜合考慮,確定微波加熱時間以3 min為宜。

        圖5 反應(yīng)時間對PSAFS去濁率的影響

        2.6 PSAFS的表征

        優(yōu)化條件下制備的PSAFS產(chǎn)物,干燥后分別用XRD與FT-IR進(jìn)行表征。結(jié)果如圖6、7所示。

        圖6 PSAFS的XRD分析圖譜

        由圖6看出,PSAFS的XRD譜線為彌散曲線,未見Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3或含硅物質(zhì)的峰,這表明參與反應(yīng)的物質(zhì)發(fā)生了聚合反應(yīng),生成的物質(zhì)是以無定型結(jié)構(gòu)為主的PSAFS。

        圖7中,592.04 cm-1處的峰為Si—O伸縮振動峰,1 116.58 cm-1處的峰由Al—O—Al與Fe—O—Fe的共同伸縮振動和彎曲振動峰疊加而成,1 656.55 cm-1處的峰為水分子彎曲振動峰,2 504.11 cm-1處的峰是由Al3+、Fe3+與氧橋鍵合產(chǎn)生的伸縮振動峰,2 990.09 cm-1處的峰為Al3+與OH-產(chǎn)生的彎曲振動峰,3 406.64 cm-1處的峰為Fe3+與OH-的彎曲振動峰。可見,硅、鋁、鐵元素均發(fā)生了聚合。

        圖7 PSAFS的FT-IR圖譜

        3 結(jié)論

        利用煤矸石酸浸液在微波加熱條件下可制備PSAFS,用所制備的PSAFS處理廢水,處理效果較好。適宜條件下,所得到的PSAFS為無定型結(jié)構(gòu)聚合物,具有較好的去濁性能。

        猜你喜歡
        體系
        TODGA-TBP-OK體系對Sr、Ba、Eu的萃取/反萃行為研究
        “三個體系”助力交通安全百日攻堅(jiān)戰(zhàn)
        杭州(2020年23期)2021-01-11 00:54:42
        構(gòu)建體系,舉一反三
        探索自由貿(mào)易賬戶體系創(chuàng)新應(yīng)用
        中國外匯(2019年17期)2019-11-16 09:31:14
        常熟:構(gòu)建新型分級診療體系
        如何建立長期有效的培訓(xùn)體系
        E-MA-GMA改善PC/PBT共混體系相容性的研究
        汽車零部件(2014年5期)2014-11-11 12:24:28
        “曲線運(yùn)動”知識體系和方法指導(dǎo)
        加強(qiáng)立法工作 完善治理體系
        浙江人大(2014年1期)2014-03-20 16:19:53
        日本終身學(xué)習(xí)體系構(gòu)建的保障及其啟示
        中文熟女av一区二区| 无遮挡边摸边吃奶边做视频免费| 污污污污污污WWW网站免费| 久久精品午夜免费看| 日本不卡不二三区在线看| 免费无遮挡无码永久在线观看视频| 亚洲av之男人的天堂网站| 一本大道久久精品 东京热| 国产麻豆成人精品av| 色婷婷精品久久二区二区蜜桃| 亚洲另类欧美综合久久图片区| 一国产区在线观看| 国产一区二区三区影片| 亚洲国产精品一区二区久久恐怖片| 欧美人伦禁忌dvd放荡欲情| 国产黄色片在线观看| 伊人不卡中文字幕在线一区二区| 日本免费一区二区三区在线播放| 国产乱人激情h在线观看| 国产精品video| 日韩精品中文字幕人妻中出| 97cp在线视频免费观看| 极品新婚夜少妇真紧| 538任你爽精品视频国产| 日本一区二区三区激视频| 久久久久亚洲av无码专区首 | 亚洲永久国产中文字幕| 一区二区三区人妻无码| 久久精品国产99精品国偷| 青青视频一区| 亚洲精品一区二区三区av| 国产精品女同一区二区免费站| 曰韩无码二三区中文字幕| 在线精品日韩一区二区三区| 久久精品天堂一区二区| 国产大片内射1区2区| 免费人成再在线观看网站 | 国产福利一区二区三区在线观看| 免费在线黄色电影| 97一区二区国产好的精华液| 国产优质女主播在线观看|