聚合雙酸鋁鐵的合成及其對(duì)印染廢水的處理

田麗娟

摘 要：以廢棄物鐵屑、鋁屑、硫酸、鹽酸、氯酸鈉為原料合成混凝劑聚合雙酸鋁鐵，并以印染廢水作為處理對(duì)象，探討合成因素不同時(shí)，聚合雙酸鋁鐵對(duì)廢水的不同處理效果。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)得到最佳合成條件為：鹽酸與硫酸用量比為1：2，反應(yīng)溫度為65 ℃，鋁鐵投料比為1：1.3，酸過(guò)量為20%，此時(shí)對(duì)印染廢水的COD去除率達(dá)到45.7%，色度去除率達(dá)到86%。

關(guān)鍵詞：聚合雙酸鋁鐵，合成，混凝

中圖分類(lèi)號(hào)：TF6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（a）-0-02

聚合雙酸鋁鐵（PAFCS）是近年來(lái)研究的一種新型的復(fù)合型無(wú)機(jī)高分子混凝劑，它含有SO42-和Cl-，分子結(jié)構(gòu)龐大，吸附能力強(qiáng)，兼有鋁鹽混凝劑和鐵鹽混凝劑的特性，在水質(zhì)凈化中比傳統(tǒng)的聚合氯化鋁、硫酸鐵、硫酸鋁凈化效果更好。[1]

2004年朱文明等采用機(jī)械廢棄物廢鋁屑、鐵屑與混酸（硫酸和鹽酸）進(jìn)行聚合反應(yīng)制備了PAFCS，研究了不同合成樣品對(duì)造紙廠廢水濁度的處理效果。該文研究以鋁屑、鐵屑、混酸（硫酸和鹽酸）及氯酸鈉合成PAFCS，并試驗(yàn)了不同合成樣品對(duì)印染廢水COD的處理效果。

1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及方法

1.1 廢水來(lái)源、水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)所用的印染廢水取自常州紡織園區(qū)污水處理廠的原水，該廢水由紡織園區(qū)的印染廢水和生活污水組成，其中印染廢水大約占95%。印染廢水中含有有機(jī)化合物、無(wú)機(jī)鹽類(lèi)和溶劑等污染物，呈墨綠色，并含有少量固體物質(zhì)。原水水質(zhì)指標(biāo)如表1。

1.2 水質(zhì)分析方法

COD的測(cè)定采用重鉻酸鉀法[2]，pH值的測(cè)定采用酸度計(jì)法，色度的測(cè)定采用稀釋倍數(shù)法。

1.3 混凝實(shí)驗(yàn)

1.3.1 儀器及藥品

主要儀器有97-2雙向磁力攪拌器、PHB-9901 pH計(jì)，主要藥品有重鉻酸鉀（優(yōu)級(jí)純）、硫酸亞鐵銨（分析純）、硫酸銀（分析純）、pH緩沖溶液。

1.3.2 混凝方法

在室溫條件下，用量筒量取100 mL水樣放至250 mL燒杯中，調(diào)節(jié)水樣的pH值為8.0，將燒杯置于磁力攪拌器上，按照1.0 g/L的投加量邊攪拌邊投加混凝劑PAFCS，先快速攪拌1 min，再慢速攪拌2 min，然后靜置30 min，從燒杯中取上清液，分析測(cè)定其COD、色度、pH值。

1.4 合成實(shí)驗(yàn)

1.4.1 儀器及藥品

合成混凝劑PAFCS所用儀器主要有：250 mL三頸圓底燒瓶、玻璃溫度計(jì)、回流冷凝管、電動(dòng)攪拌儀、HH數(shù)顯恒溫水浴鍋、電子天平，主要藥品有鋁屑、鐵屑、3 mol/L硫酸、3 mol/L鹽酸、氯酸鈉、10%NaOH溶液。

1.4.2 合成方法

以正交表2.2中的第1號(hào)樣品為例，分別用10%NaOH溶液和蒸餾水清洗廢鋁屑和廢鐵屑，將一定量的鋁屑和鐵屑混合物（鋁和鐵物質(zhì)的量之比為1∶1）置于燒杯內(nèi)，加入混酸100 mL（3 mol/L鹽酸和3 mol/L硫酸的體積比為1∶3），緩慢開(kāi)動(dòng)攪拌器攪拌溶液，待無(wú)氣體產(chǎn)生后將混合液放入裝有溫度計(jì)的250 mL的三頸圓底燒瓶中，將圓底燒瓶置于已經(jīng)加熱至45 ℃的水浴鍋，加入20 mL混酸，再過(guò)25 min后加入前面所加氯酸鈉總量的50%，5 min后停止加熱，此時(shí)溶液呈紅褐色，趁熱過(guò)濾，最后將該溶液濃縮到100 mL。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 合成因素與水平設(shè)定

聚合雙酸鋁鐵的合成采用四因素三水平，選擇L9（34）正交表，合成因子與水平見(jiàn)表2。

2.2 合成結(jié)果及混凝效果

合成的9種PAFCS混凝劑樣品對(duì)印染廢水的處理效果及正交試驗(yàn)分析見(jiàn)表3，極差分析以混凝后上清液COD為考察指標(biāo)。

表3中數(shù)據(jù)表明：

①根據(jù)表中COD極差大小分析，影響PAFCS混凝劑制備條件的因素主次順序依次為：鹽酸與硫酸用量比>反應(yīng)溫度>鋁鐵投料比 >酸過(guò)量；

②由表中各因素COD水平值的均值可見(jiàn)各因素中較佳的水平條件分別為：鹽酸與硫酸用量比=1∶3或1∶2，反應(yīng)溫度=65 ℃，鋁鐵投料比=1∶1.3，酸過(guò)量=20%，即最佳合成條件為A1B1C2D3或者A1B2C2D3，其中計(jì)算分析出的A1B2C2D3條件下合成的樣品恰好是正交實(shí)驗(yàn)表2.2中的4號(hào)樣品，也是9種樣品中處理效果最好的樣品。

在A1B1C2D3條件下合成PAFCS，將其與A1B2C2D3條件下合成的4號(hào)樣品進(jìn)行比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4。

根據(jù)表4得出結(jié)論：最佳合成條件為A1B2C2D3，即鹽酸與硫酸用量比=1∶2，反應(yīng)溫度=65 ℃，鋁鐵投料比=1∶1.3，酸過(guò)量=20%。以最佳樣品處理印染廢水，所得上清液的水質(zhì)指標(biāo)分析如表5。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）以鋁屑、鐵屑、混酸（硫酸和鹽酸）及氯酸鈉合成PAFCS，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)合成的9種PAFCS樣品對(duì)印染廢水進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)，混凝沉降后上清液的COD去除率可達(dá)到42.7%～45.7%、色度去除率可達(dá)到82%～91%，混凝后沉渣較少，為21%～25%。

（2）以COD為考察指標(biāo)，PAFCS的最佳合成條件為：鹽酸與硫酸用量比=1∶2，反應(yīng)溫度=65 ℃，鋁鐵投料比=1∶1.3，酸過(guò)量=20%，此時(shí)COD去除效果最佳。

（3）將廢物合成混凝劑PAFCS用于印染廢水的治理，混凝效果好，而且還達(dá)到了以廢治廢的目的，發(fā)展前景樂(lè)觀。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝遠(yuǎn)紅，李紅蓮.聚合雙酸鋁鐵對(duì)印染廢水的混凝效果研究[J].資源環(huán)境與工程，2008，22（6）：622.

[2] 奚旦立，孫裕生，劉秀英.環(huán)境監(jiān)測(cè)[M].北京：高等教育出版社，2004：562-564.