近年来随着我国的电力工业的迅速发展,粉煤灰排放量也急剧增加,粉煤灰开发利用称为一个亟待解决的问题.水是人类赖以生存的物质基础,水资源危机问题已成为制约我国经济和社会发展的主要因素,而水体污染破坏水资源是造成水资源危机的重要原因.聚硅酸铝铁絮凝剂综合了聚硅酸的粘结聚集,吸附-架桥效能强,铝盐絮体大,脱色性能好及铁盐絮体密实,沉降速度快等特点,在除浊,脱色,去除有机物和重金属离子等方面较同类其它品种有更好的效果,是目前国内外水处理剂领域研究开发的热点。

    如何变废为宝,以粉煤灰制备聚硅酸铝铁絮凝剂已成为现阶段研究的重要方向,本实验以粉煤灰为原料,碳酸钠为助熔剂,从结合紧密的玻璃体中溶解出铝,铁等元素,并通过正交实验优化了铝铁的溶出工艺以及铝,铁与聚硅酸进行复合共聚时制取聚硅酸铝铁絮凝剂的工艺,用XRD对其进行表征,动态光散射仪测定其粒径和Zeta电位,并利用自制的絮凝剂对模拟高岭土废水,造纸中段废水,模拟有机染料废水等进行了处理,取得了较为满意的效果,得到如下结论:

    (1)以粉煤灰为主要原料,通过焙烧,酸浸,聚合等步骤制备了一种无机高分子絮凝剂-聚硅酸铝铁(PSAFC);

    (2)在Al3+,Fe3+的溶出实验中,采用了一种新的加热方法-微波加热法,与普通油浴加热的溶出效果相比具有很大的优势,并确定了微波加热时间为8min;

    (3)以Al3+,Fe3+溶出率为指标,分别通过单因素和L16(45)正交试验研究了m(Na2CO3):m(粉煤灰),溶出温度,盐酸浓度及溶出时间等因素对溶出率的影响,并得出的制备工艺:焙烧温度为900℃,溶出温度为70℃,盐酸浓度为20%,溶出时间为2h,m(Na2CO3):m(粉煤灰)为0.1:1,在工艺下粉煤灰中Al3+的溶出率达到大值69.8%;以同法得出Fe3+的大溶出率57.5%;

    (4)通过L9(34)正交实验研究了各工艺因素对处理废水后透光率的影响,影响大小为n(聚硅酸物质的量):n(Al3+物质的量)>熟化温度>混合液pH>n(聚硅酸):n(Fe3+);并得出聚硅酸铝铁的制备条件为n(聚硅酸):n(Al3+)=1:0.5,n(聚硅酸物质的量):n(Fe3+物质的量)=1:0.5,混合液pH为5.0,熟化温度为60℃,在此工艺下的大透光率为79.1%;

    (5)聚硅酸铝铁,聚合氯化铝(PAC),聚合氯化铁(PFC)处理模拟高岭土废水研究.比较了各絮凝剂不同投加量对除浊的影响,絮凝剂PSAFC,PAC,PFC在投加量分别为100mg.L-1,200mg.L-1,250mg.L.1,处理后模拟高岭土废水剩余浊度分别为0.62NTU,4.78NTU,8.45NTU;

    (6)本实验所制得聚硅酸铝铁对造纸中段废水中的CODcr去除率达81.3%,与PAC,PFC相比,用PSAFC处理造纸中段废水,具有pH适用范围广,投加量低的特点,综合效果明显优于PFC和PAC;

    (7)用聚硅酸铝铁絮凝剂PSAFC对活性艳蓝X-BR,活性黄X-R,活性紫K-3R,活性黑K-BR等多种模拟有机染料废水进行处理,具有良好的脱色效果,脱色率均在80%以上;(8)XRD结果显示,PSAFC中并不能检测出典型晶形物质Fe2(SO4)3,Fe2O3,Fe(OH)3,Fe3O4,Al2(SO4)3,Al2O3及SiO2等的衍射峰,说明Fe3+,Al3+和SO42-等物质均已参加了聚合反应,形成了聚合物,而不是简单的物理共混或者是各原料自聚的结果;动态光散射检测其粒径呈正态分布,平均值为1694nm,Zeta电位为23.57mv。