摘要
无机高分子絮凝剂(Inorganic polymer flocculants，IPF)是一类新型的水处理药剂，本课题以河南信阳膨润土和中铝河南分公司赤泥为原料，分别合成了一系列复合型无机高分子絮凝剂。通过对溶解过程中浓度、温度、时间的影响分析，确定了最佳溶出条件；通过扫描电镜观察形貌；以开封市的生活废水和工业废水为处理对象进行混凝试验，考查其在不同投加量、沉降时间、pH下的絮凝性能，同时对絮凝沉淀后所得污泥进行重金属和养分分析，并对絮凝动力学进行了初探。本课题研究内容为以下几个方面： ①以膨润土为主要原料制备聚合硫酸铝铁(polymeric aluminum ferric sulfate，PAFS)系列复合絮凝剂。通过对酸溶过程中各因素的影响确定了最佳溶出条件；硫酸浓度为40％，温度为95℃，时间为3h；通过扫描电镜观察形貌，发现所得产品是一种有各种尺寸按照不规则排列形成的无定形材料，呈针状或片层结构，有细小的褶皱；对开封市工业废水进行混凝试验，结果表明在选定最佳工艺条件下，即：当PAFS投加量为0.80mL/L，沉降时间为8min，pH在6-7之间时，浊度、色度、COD的最大去除率分别达到96％、90％、45％。 ②以膨润土为主要原料制备聚合硅酸硫酸铝铁(poly aluminum ferric silicatesulfate，PAFSi)系列复合絮凝剂。通过对碱溶过程中各因素的影响，确定了膨润土酸渣最佳溶出条件：氢氧化钠浓度为4mol/L，温度为80℃，时间为1h；通过扫描电镜观察形貌，发现所得产品是一种有各种尺寸按照不规则排列形成的无定形材料，具有丰富的片层结构和巨大的比表面积；对开封市生活废水进行混凝试验，结果表明在选定最佳工艺条件下，即：当PAFSi投加量为0.50mL/L，沉降时间为8min，pH在5-10之间时，浊度、色度、COD的最大去除率分别达到97％、100％、90％。 ③以赤泥为主要原料制备聚合氯化铝铁(polymeric aluminum ferric chloride，PAFC)系列复合絮凝剂。通过对酸溶过程中各因素的影响，确定了赤泥的最佳溶出条件：反应液固比为3.5:1，温度为85℃，时间为1.5h；通过扫描电镜观察形貌，发现所得产品是一种有各种尺寸和形状按照不规则排列形成的无定形材料，有细小的褶皱；对开封市工业废水进行混凝试验，结果表明在选定最佳工艺条件下，即：当PAFC投加量为0.80mL/L，沉降时间为30min，pH在6-7之间时，浊度、色度、COD的最大去除率分别达到69％、85％、70％。 ④用三种絮凝剂对废水进行混凝试验所得污泥进行了初步分析。结果表明，重金属含量均符合国家《农用污泥中污染物控制标准》的要求，养分含量高于常用的农家畜肥。最为适宜的利用方式是将污泥进行堆肥稳定化处理后作为肥料。 ⑤对絮凝过程的动力学进行了研究。正交试验表明：快搅速度是影响混凝效果的最主要因素，慢搅时间是次重要因素；快搅阶段和慢搅阶段的Gt值均为104～105；在自制的三种复合絮凝剂中，PAFSi混凝剂的沉降性能最好，因此该絮凝剂有望提高系统处理能力。 制备的三种复合絮凝剂均是安全、高效的无机高分子絮凝剂，有很好的开发前景。开发利用膨润土这种廉价丰富的资源，把赤泥变废为宝，实现了资源合理利用、环境产业绿色化的理念，符合建设“资源节约型”和“环境友好型”社会的发展方向。
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