含铝离子的聚硅酸絮凝剂研究高宝玉

科学。37。良好的效果.4.初步结果表明,该体系的催化剂对其它几种高浓度有机物的工业废水也有较好的处理效果.参考文献[1]〔2〕[3JFar五a,F.E.,Box,E.0.etal,,Pr云Pr.D`,·P沙,.Ch廿。.A。,Ch。、.50`.,23(1),93(1978).佐藤,利雄,用水乏废水,25(z),47一(1983).Harada,sadaki天ag。左u,Soc人127(8).91(1985).oba,Yarnhisa,G。,uidoK夕。友“泣s人122,6,(1985).木本突美,日本公朋特补公毅,昭,,一115744,,,-115745.木本笑美,日本公朋特静公毅,昭,,~l巧786,,,-11473.OG,Ca;a宝y才fcWe;Oxidot`o”Proc`s石,0`ak`Ga`EngineeringCo.L之d.,1985.(收稿日期:飞959年10月24日)IJ飞.Jd`一,r`岭..L,.J,t.J`U月才r.Lr.L11卷,期环境较好的效果,具备广泛的适用性.三、结论1.铂系贵金属一半导体氧化物体系作为催化湿式氧化的催化剂是有效的.WT一501催化剂无论对NH,还是有机污染物均有较高的活性;wT一502对有机物的去除有效;wT一503对NH,的去除有较高的活性.2.用wT一501处理焦化废水,可使废水中eoD和NH,含量降至61909/L和47mg/L,去除率均达90外以上,具有很高的活性.3.催化湿式氧化处理效果不仅与催化剂的活性组分、状态及与担体的互相作用有关,而且与反应物物种的化学性质有关.只有当污染物类型与催化剂种类相匹配时,才显示含铝离子的聚硅酸絮凝剂研究高宝玉岳钦艳*王淑仁(山东大学环境科学中心)摘要以硅酸钠、硫竣、硫峻铝为原料制备含有铝离子的聚硅酸絮凝剂(简称PSAA),试验它的絮凝特性及影响因素,并与聚合氯化铝(简称PAC)的絮凝效果进行比较·实验结果表明,铝离子的含量对PsA人的絮凝特性影响很大,当Al,十2510:的摩尔比为l时絮凝效果最好,在pH~5一10的范围内,PSAA具有良好的絮凝效果.与PAC相比,PSAA具有絮凝效果好、价格低廉、适用的pH范围较宽等特点.关链词:聚硅酸;絮凝剂今铝离子.活性二氧化硅(即一种特殊形式的聚硅酸)在水质净化处理中作为助凝剂已得到较广泛使用.活性二氧化硅通常用水玻璃加酸的方法制成,此法制备活性二氧化硅的关键是严格控制硅酸的胶凝时间和pH值,也就是说要严格控制硅酸的聚合度.只有合适聚合度的聚硅酸才能较好地用于水处理中.据文献[l」报道,极限粘度是控制硅酸聚合度的关键指数,而极限粘度又与pH密切相关.本文通过控制pH值制备了具有一定聚合度的聚硅酸,然后加人适量的硫酸铝,制备了含有适量铝离子的聚硅酸絮凝剂(简称PsAA).为了评价这种絮凝剂的絮凝性能,进行了烧杯实验,并与常用的无机高分子絮凝剂聚合氛化铝(简称PAC)的实验结果进行了比较,结果发现,PSAA的絮凝效果优于PA:.(*山东大学胶体与界面化学研究所DOI:10.13227/j.hjkx.1990.05.00911卷5期滴定曲线为了探索Al件影响PSAA絮凝效果的`机制,在水样pH一7.5的条件下(以下实验若无特殊指明,水样pH均为7.5),选择A护十/510:摩尔比分别为。和1的两种絮凝剂进行了夸电位滴定实验.实验时絮凝剂甩量以每升水样所加絮凝剂体积计,实验结果示于图1中.50--5ǎA任à划甚幼一、实验部分1.主要仪器和试剂J6一IA搅拌机,ZD一l型浊度计,DXD一I型微电泳仪,SPM一10pH计.模数(M)为3.20的硅酸钠,其他试剂均为A.R级.2.PSAA的制备取一定量的硅酸钠用自来水稀释到一定浓度,加硫酸调pH值,放置一定时间使硅酸聚合,然后加人一定量的硫酸铝,陈化Zh得PSAA絮凝剂.此法制备的絮凝剂其成本不高于100元/.t3.’絮凝实验方法实验是在人工配制的模拟水样中加人一定量的絮凝剂而进行的,具体方法如下:硅藻土预先在105℃下干燥lh,放置在干燥器内备用.准确称取1.009硅藻土置于比烧杯中,加自来水至100oml,用搅拌器搅拌均匀(此水样的浊度为321度),然后加人一定量的絮凝剂,在转速为120r/min下搅拌lmin,在60r/min下搅拌7min,搅拌停止后静止沉降10min,于上清液表面2一c3m处吸取上清液用浊度计测浊度.4.电动电位(的的测定方法电动电位(约的测定是在絮凝实验慢速搅拌停止后立即取样,在DXD一I型微电泳仪上测得胶粒电泳速度,然后用下式计算出申动电位(舀).实验时用蒸馏水配制水样.ee10一15一20夸一生业l竺x300,6石式中,夸为电动电位(mV),6为液体的介电常数,20℃时水为80;。为电泳速度(cm/s);石为电位梯度;刀为水的粘度.俨,C~.001Pa·s二、实验结果与讨论.絮凝剂滴定硅藻土模拟废水的夸电位图l言电位滴定曲线实验结果表明,硅藻土表面带负电荷.向硅藻土悬浮液中加入聚硅酸溶液时,随着聚硅酸浓度的增加,悬浮颗粒表面的夸电位更负,由此可知聚硅酸属阴离子型絮凝剂.当向硅藻土悬字乒液中加入1A’十/5102摩尔比为1的PSAA溶液时,随着PSAA浓度的增加,占电位由负变正,由此可知1A3十/5102摩尔比为1的PSAA属于阳离子型絮凝剂.这意味着向聚硅酸溶液中加入一定量的铝离子后能使阴离子型的聚硅酸转变成阳离子型的絮凝剂,并且这种转变的程度与铝离子的含量密切相关.其原因可能是由于聚硅酸对铝离子具有吸附作用和一定的鳌合能力〔2一,.l另外,实验过程中发现,在室温下聚硅酸溶液放置10d左右变成胶冻,而lA’+/5102~l(摩尔比)的PSAA溶液在室温下放置30d后仍为溶液.这说明向聚硅酸溶液中加人铝离子后大大延长了聚硅酸的胶凝时间,其11卷5期原因是硅酸通过下式聚合成多硅酸〔71{HO一51一OH+HOOHOHOHOH}1HO一15一O一51一oH+H:O{}OHOH加人铝离子后,铝和硅酸的氧形成配位键〔2泪,阻止了聚硅酸的进一步聚合,延长了聚硅酸的胶凝时间.2.1A+3含量对PSAA絮凝效果的影响为了探讨lA升含量对PSAA絮凝效果的影响,制备一系列1A+3含量不同而5102含量相同的PsAA絮凝剂进行实验.实验时各絮凝剂的投量以体积计,都为o.lml.实验结果见图2.由图2可知,1A3十含量对科学·3,。荷,这样带正电荷的胶粒和PSAA阳离子絮凝剂之间发生排斥作用,不利于PSAA对胶粒的吸附架桥作用,因而絮凝效果降低.只有当铝离子的加人量合适时,PSAA能同时发挥良好的电荷中和和吸附架桥双重作用,所以具有良好的絮凝效果.本实验结果表明,当AI,+/510:的摩尔比为l时,加人的铝离子正好适量,絮凝效果最佳.下面对1A3+/5102的摩尔比为1的PSAA絮凝剂进行条件实验.3.pH值对PSAA絮凝效果的影响实验时PsAA的投量以1A计为lmg八,实验结果见图3.图3结果表明,PSAA絮凝剂适用的pH范围较宽,pH在5一10的范围内都具有良好的絮凝效果.nU自nnoq乙1(创勺侧侧3020(侧ù侧影2345A13+/iSq摩尔比04681012PH值七图3pH值对絮凝效果的影响图2Al,+/510:摩尔比对絮凝效果的影响PSAA的絮凝效果有明显影响,含量过少或过多都不利于PSAA的絮凝效果.这是因为,当聚硅酸溶液中不含铝离子时,聚硅酸属阴离子型絮凝剂,它起絮凝作用仅仅靠分子链上的阴离子活性基团与胶体微粒表面间的范德华引力和氢键作用而引起的吸附架桥这一种作用,而不具有电荷中和作用,所以其絮凝效果比吸附架桥作用和电荷中和作用同时存在时的絮凝效果要差.当聚硅酸溶液中含有的铝离子较少时,PSAA的电荷中和能力较弱,所以絮凝效果也不好.当聚硅酸溶液中含有过多的铝离子时,大量的铝离子容易吸附在带负电的硅藻土胶粒表面使其带正电4.PSAA与PAC絮凝效果的比较(l)絮凝剂用量对絮凝效果的影响为了比较PSAA与PAC的絮疑效果,絮凝剂的用量都以lA计(若无指明,以下实验中絮凝剂用量均以lA计量).实验结果见图4.图4表明PSAA的絮凝效果大大优于PA.C(2)PSAA与PAC应用时沉降性能比较絮凝剂投量都为lmg八,实验结果如图5所示.图弓表明,PSAA沉降性能优于PAC.实验过程中发现,用PSAA处理水样时絮体形成速度快,絮体大,下沉速度亦快,.40.11卷5期絮凝剂用量(m/gL)图4絮凝剂用量对絮凝效果的影响nnCqé9ó,.`、巡)侧那(倒勺侧侧絮凝剂用量〔mg/刀图6黄河水处理效果曲线PSAA是处理黄河水的廉价高效净水剂.(2)PSAA在处理毛巾厂废水中的应用我们以济南毛巾厂的废水为代表,实验了PSAA处理毛巾厂废水的效果,并与PAC的处理效果进行了比较,实验水样的pH值为8.8.实验结果见表1.ǎ创)创影表1PsAA与PAC处理毛巾厂废水的效果比较COD(mg/l)色度(倍)沉降时间(min)絮凝剂(浓度)原水图5沉降时间与上清液浊度的关系处理后水去除率(%)叫墨…逻5斗57nUnU了01卜」.胜二、L35035035020七180中钾了,ó月,护人U。Unù。ē乙.noc八O矛。八而用PAC时,絮体形成的速度慢,絮体小,下沉速度慢.5PsAA的应用实例(1)PsAA在黄河水净化中的应用目前我国北方的许多城镇和企业兴建了黄河水厂,对黄河水进行处理后作为民用自来水或工业用水.为了评价PSAA对黄河水的处理效果,进行了PSAA用于净化黄河水的实验,并与PAC的实验效果进行了比较.用zD一1型浊度计测定实验用黄河水,其浊度为305度,实验条件同前,只是静止沉降时间延长为巧min,实验结果见图6.图6表明,PSAA处理黄河水的效果远远优于PAC.只需投加ZpPm的PSAA,就可使处理水浊度低于3度.投加ZPPm的PSAA处堪一吨黄河水其成太仅为0.03元,可见PSAA(10pPm)PSAA(2opPm)PAC(1oppm)PAC(Zopp。)表1的实验结果表明,PSAA处理毛巾厂废水的效果优于PAC的处理效果.三、结论1.铝离子的含量对PSAA的絮凝效果有很大影响,当1A3+/510:的摩尔比为1时絮凝效果最佳.2.向聚硅酸溶液中加人适量铝离子后可使属于阴离子型的聚硅酸变成阳离子型的絮凝剂,大大改变了其电荷中和能力,提高了絮凝效果.ó..J,.J科3`兮.r`r.L11卷,期环境压,PsAA在PH为5一10范围内具有良好的絮凝效果.1.JI曰一、ùù七r.Lr.L参考文献[l]Hasegawa,T·ett10”alConfor。,ceo,Aeademic[2]PP·63一68,jing,1989.Iler,R.K.,P;o`尸。di称g,ofl,rer”a-Water&Wa了re留a考口r,PeridicalPressBei〔7]丁人寸ColloidCh。,f:zryofs滋licaa称dSilieates,PP.18,JohnWiley&Sons.NewYork,1955.James,R.0.etal.,J.Colloidaodl,terfac*Sci·,4O,65(1972).Sehindler,P.W.etal.,J.Colloidcndl俘tcr·facoSc`·,55,46,(一97`).Maatman,R.W.etal.,J.Ph夕5.ch。邢.,68,757(1964).Krumrine,D.H.,ACSS夕仍Posiu仍seri亡51夕4,PP.187一213,Washington,D.C.,1982.无机化学编写组,无机化学(下册),第192页,人民教育出版社,北京,1978年.(收稿日期:1959年11月20日)廉价包埋剂聚乙烯醇的研究李形*俞毓馨胡纪萃(清华大学环境工程系)摘要以洗衣粉废水中的LAS为处理对象,研究了PVA一硼酸化法固定化微生物细胞的物理特性、废水处理特性及相关特性.其多孔结构、高机械稳定性、良好的贮藏性和活性可恢复性、污泥产量少及固定化增殖细胞的性质等说明PvA是有开发实用价值