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納米二氧化硅與聚合硫酸鐵復(fù)配去除污水中COD

發(fā)布時間：2016年6月25日

依據(jù)納米材料的強(qiáng)化絮凝功能，我們用常規(guī)無機(jī)絮凝劑聚合硫酸鐵和少量的納米二氧化硅在一定的實驗室條件下進(jìn)行了復(fù)配絮凝實驗，結(jié)果表明污水中COD的去除率較單一的聚合硫酸鐵處理時提高了32.7%。本文在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步用正交實驗優(yōu)化了納米二氧化硅與聚合硫酸鐵的復(fù)配方式，并對影響復(fù)配絮凝處理效果的主要因子進(jìn)行了分析。

1實驗

1.1實驗器材

試劑：納米Si02（粒徑10nm）、固體聚合硫酸鐵（下文均用聚合硫酸鐵表示）。

儀器：KHCOD-12型COD消解裝置、UV-1601紫外可見分光光度計、光電分析天平(感量0.0001g)、粉碎機(jī)（轉(zhuǎn)速12000r.min-l）、HH4型恒溫水浴鍋、S-212型電子恒速攪拌器、秒表及其它成套玻璃容器。

1.2實驗水樣

取自北京市小月河的生活污水水樣。原水水質(zhì)：pH值=7.7，T=25℃，濁度=320.5NTU，COD=454.8mgL-1。

絮凝劑投加量為120mgL-1。

1.3實驗過程

納米二氧化硅與聚合硫酸鐵的復(fù)配方式：首先將固體聚合硫酸鐵用粉碎機(jī)充分粉碎，再與納米Si02在粉碎機(jī)中進(jìn)行充分粉碎混合，然后配成1%的液體復(fù)合絮凝劑，以原品質(zhì)量計。將上述配制好的復(fù)合絮凝劑在60℃左右的恒溫水浴中，用電子恒速攪拌器以100r.min-l的轉(zhuǎn)速攪拌25min，通過這種水熱攪拌法得到處理過的液體復(fù)合絮凝劑。

燒杯絮凝實驗：取水樣500mL于1L的燒杯中，在快速攪拌(轉(zhuǎn)速為300r.min-1)下投加絮凝劑，反應(yīng)1min后，改變攪拌速度為50r.min-l，繼續(xù)攪拌10min靜置25min于距上清液面約2cm處吸取上清液，采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定COD。

1.4正交實驗方案的確定

實驗研究表明，納米Si02與聚合硫酸鐵的復(fù)配條件不同，絮凝劑的處理效果不同。分析實驗結(jié)果可知，納米Si02與聚合硫酸鐵的質(zhì)量百分組成、水浴溫度、混合攪拌時間是影響復(fù)配絮凝劑對COD去除的主要因子。因此選用三因子四水平的正交表L9(34）安排實驗，表1是正交實驗的因子與水平，表2是具體的實驗方案。

2結(jié)果與討論

按照表2的實驗方案進(jìn)行實驗，結(jié)果表明，納米Si02與聚合硫酸鐵的復(fù)配條件不同，絮凝劑對COD的去除效果不同。各因子的級差大小關(guān)系：RA>RB>Rc，說明聚合硫酸鐵與納米Si02質(zhì)量百分組成這一因子對COD處理效果影響較大，溫度和攪拌時間的影響較小，而溫度比攪拌時間的影響大一些。納米S02與聚合硫酸鐵的較佳復(fù)配參數(shù)為A3B2C1，這是本實驗條件下對COD去除效果較好的參數(shù)條件，即首先將納米Si02粉末與聚合硫酸鐵固體粉末用粉碎機(jī)進(jìn)行充分混合后，再配置成1%的液體復(fù)合絮凝劑(兩者質(zhì)量百分組成為(85%+15%)，然后將此液體在60℃的恒溫水浴中，用電子恒速攪拌器以100r.min-l的轉(zhuǎn)速攪拌25min。下面具體討論顯著影響處理效果的各個因子。

2.1質(zhì)量百分組成

聚合硫酸鐵與納米Si0，的質(zhì)量百分組成(85%+15%）為配比的較佳水平，且該因子對COD去除率影響較大，說明了納米Si02的含量直接決定了處理效果，機(jī)理是納米材料的強(qiáng)化絮凝作用，也是本文實驗的理論基礎(chǔ)。

2.2反應(yīng)溫度

采用“水熱法”復(fù)合聚合硫酸鐵與納米Si02時，實驗中溫度的較佳水平為水浴溫度60℃。分析原因：低溫不利于兩者復(fù)合形成可能存在的化學(xué)鍵，但溫度太高，又容易使分子揮發(fā)、分解，降低有效成分的含量。同時，水浴溫度在50～70℃范圍內(nèi)變化時，絮凝劑對COD的處理效果影響很小，級差RB只有1.6%，這說明“水熱法”在此溫度范圍內(nèi)可減少納米粒子團(tuán)聚，提高處理效果。

2.3反應(yīng)時間

對混合攪拌時間而言，級差Rc只有0.7%，影響很小，實驗中的較佳水平是25min。分析原因：復(fù)合液體露置于空氣中，故高溫下攪拌時間太長易造成有效成分的揮發(fā)和分解，降低處理效果。

3結(jié)論

通過正交試驗，確定了聚合硫酸鐵與納米Si02在實驗中較佳的復(fù)配方式，在本文實驗條件下，較好地發(fā)揮了納米材料的強(qiáng)化絮凝性能，提高了污水中COD的去除率。由于本文實驗條件有限，將納米Si02與聚合硫酸鐵更合理地復(fù)配并應(yīng)用于水處理的研究尚需進(jìn)一步實現(xiàn)。

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天水產(chǎn)品

除磷劑

工業(yè)污水處理用聚合硫酸鐵

: 在工業(yè)污水處理過程中通常會產(chǎn)生一些固體沉淀物質(zhì)，這些物質(zhì)被稱為污泥，它主要是由殘余的有機(jī)物質(zhì)、無機(jī)性顆粒、細(xì)菌菌體以及膠體等物質(zhì)組成的成分極其復(fù)雜的混合體。如果在處理污泥過程中有一些不當(dāng)?shù)牡胤?，就會對水體造成二次污染。

液體聚合硫酸鐵

聚硅硫酸鋁

: 本產(chǎn)品與其他現(xiàn)有的凈水劑相比，具有以下優(yōu)點：1、主要應(yīng)用于處理印染、造紙、洗煤等廢水，效果良好，COD、BOD、色度去除率高。2、由于硅的引入，使產(chǎn)品具有更強(qiáng)的吸附力和凝聚力，同時又用硫酸代替鹽酸有助于產(chǎn)品凈水性能的提高，加入量為通常聚合氯化鋁的50～80％。3、產(chǎn)品不含氯，鋁含量低，鐵含量高。4、適應(yīng)性廣，適應(yīng)的pH值范圍大，形成的顆粒沉降性、重凝性好，過濾快。5、可大幅度減少聚丙烯酰胺的用量。6、產(chǎn)品穩(wěn)定好，存放期長。

聚硅硫酸鐵

: 新型絮凝劑聚硅硫酸鐵（PSF），適用PH值5-13，特別在堿性條件下處理廢水效果更好。廣泛應(yīng)用于酒精、電鍍、選礦、化工、印染、制藥、焦化等工業(yè)及生活污水的凈化處理，屬活性硅酸類鐵系高聚合度無機(jī)高分子絮凝劑。

硫酸亞鐵

: 硫酸亞鐵一種無機(jī)化合物，無水硫酸亞鐵是白色粉末，溶于水，水溶液為淺綠色，常見其七水合物（綠礬）。主要用于凈水、照相制版及治療缺鐵性貧血等。硫酸亞鐵對水體可造成污染，對人體呼吸系統(tǒng)及消化系統(tǒng)有刺激性，過量服用可導(dǎo)致生命危險。

TS-I型脫色絮凝劑

: 本產(chǎn)品是一種新型陽離子高分子胍類聚合物，液體為無色透明粘稠狀，固體為白色粉末狀，能封閉染料的親水基團(tuán)，降低其水化作用，具有絮凝和沉淀雙重功效?？梢杂行摮鞣N活性、酸性、分散性及結(jié)構(gòu)相似的染料中間體等可溶性染料和COD，脫色率達(dá)到95%以上，COD去除率在40%~70%。主要用于紡織、印染、油墨、造紙和制藥等廢水的處理。

TS-I除油絮凝劑

: 本產(chǎn)品是一種新型高分子化合物，液體為淡黃色透明狀，固體為淡黃色粉末狀或片狀。本品具有特殊的聚合形態(tài)，具有較強(qiáng)的凝聚、吸附、沉降性能，能處理含油高的廢水，同時對水中的SS、COD、BOD、色度、微生物也有很好的去除率，是一種快速、高效、多功能的特殊絮凝劑，對原水pH、溫度、濁度、有機(jī)物等有較強(qiáng)的適應(yīng)性。過量投加不會產(chǎn)生副作用，且沒有腐蝕性。廣泛應(yīng)用于鋼鐵、煉油、油田及其他廢水及工業(yè)水的處理。

聚合硫酸鐵

: 聚合硫酸鐵是一種新型高效無機(jī)高分子絮凝劑，液體為紅褐色粘稠透明狀，固體為淡黃色無定型粉末狀。固體產(chǎn)品具有較強(qiáng)的吸濕性。本產(chǎn)品凝聚性能好，化學(xué) 性質(zhì)穩(wěn)定，沉降速度快，適用pH值范圍廣，能廣泛應(yīng)用于生活飲用水、各種工業(yè)用水、工業(yè)廢水、城市污水的凈化處理。

聚氯化鋁

: 常溫下為無色立方晶體或三方結(jié)晶或白色粉末。味咸而涼。密度2.490g/cm3。熔點255℃。易溶于水，0℃在水中的溶解度為79g。溶于乙醇、甘油、丙酮、液氨。