一種凈化含鐵裝飾原紙污泥的液體聚合硫酸鐵的制備

造紙工業(yè)是傳統(tǒng)的用水大戶，也是造成水污染的重要污染源之一。造紙廢水中固形物含量高、產(chǎn)泥量大，一般是同等規(guī)模市政污水處理廠的5～10倍。隨著《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)>GB3544-2008)的實(shí)施，造紙廢水的處理率和處理程度進(jìn)一步提升，造紙污泥產(chǎn)生量急劇增加。因此，造紙污泥的無害化處理與處置已成為繼造紙廢水后又一個(gè)亟待解決的環(huán)境問題。傳統(tǒng)的處理與處置方法主要有是填埋和焚燒。填埋法簡(jiǎn)便易行，但需要占用大量土地，而且，若處理不當(dāng)，容易引發(fā)地下水與土壤等的污染。據(jù)報(bào)道，我國將逐步限制未經(jīng)無機(jī)化處理的污泥填埋嘲。焚燒可以有效地實(shí)現(xiàn)污泥的減量化，亦可回收熱量，然而目前焚燒的一次性投資和處理成本較高，且焚燒煙氣需進(jìn)一步處理。近年來，利用污泥中的有效成分生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)造紙污泥的資源化利用成為新的研究熱點(diǎn)。如以造紙污泥中的碳酸鈣為原料，制備復(fù)合填充劑及建筑材料；利用纖維素生產(chǎn)活性炭嘲、磨漿助劑、乙醇、乳酸；利用其中有機(jī)成分制成土壤改良劑。

隨著人造板、地板、家具等裝飾業(yè)的快速發(fā)展，裝飾原紙的需求量日益增加。2012年，我國裝飾原紙產(chǎn)銷量達(dá)49.4萬t。有色裝飾原紙著色過程中往往添加氧化鐵顏料，使得造紙廢水中含有一定量的氧化鐵，經(jīng)過混凝沉淀處理后，這部分鐵較終沉積在污泥中。測(cè)定結(jié)果表明，這類裝飾原紙生產(chǎn)廢水污泥中鐵含量約為8%~10%。本實(shí)驗(yàn)以裝飾原紙生產(chǎn)廢水污泥中的鐵為原料，制備得到水處理中廣為應(yīng)用的無機(jī)高分子絮凝劑液體聚合硫酸鐵（聚鐵)，并考察了自制聚合硫酸鐵對(duì)制藥廠廢水、造紙廠廢水的實(shí)際絮凝效果，以期為裝飾原紙生產(chǎn)廢水污泥的資源化利用提供一種可行的方法。

1實(shí)驗(yàn)

1.1原料及藥品

裝飾原紙生產(chǎn)廢水污泥似下簡(jiǎn)稱裝飾原紙污泥，全鐵含量8.98%），取自浙江杭州臨安海鑫紙業(yè)有限公司；廢鐵屑，取自溫州大學(xué)精工實(shí)習(xí)基地；聚合氯化鋁（pAC，Al2O3含量10%）、聚合硫酸鐵（全鐵含量11.2%)為工業(yè)純，市售；制藥廠廢水，CODc，為5120mg／L，取自浙江嵊州某制藥廠；造紙廢水，CODcr216mg／L，取自浙江杭州臨安海鑫紙業(yè)有限公司廢水處理調(diào)節(jié)池；其他試劑均為分析純。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1聚合硫酸鐵的制備

（1)酸浸反應(yīng)

聚合硫酸鐵的制備分為酸浸反應(yīng)和氧化反應(yīng)2個(gè)階段。在酸浸反應(yīng)段，將裝飾原紙污泥自然晾干后于105℃干燥、粉碎、過120目篩。稱取160g，溶于600mL20%的H2SO4中，于40~90℃下低速攪拌反應(yīng)2—6h后，冷卻、離心，得到含鐵濾液。取250mL含鐵濾液，加入35g廢鐵屑曲于污泥中鐵離子濃度稍低，故需補(bǔ)充適量鐵），55℃下反應(yīng)直至不再產(chǎn)生氣泡，過濾去除多余的鐵屑。

(2)氧化反應(yīng)

向上述濾液中加入一定量的NaCl03，nNaCl03）：n（Fe2+)=0.17~0.20)：1，20~50℃氧化反應(yīng)1~5h，冷卻至室溫即得到液體聚合硫酸鐵。測(cè)定聚合硫酸鐵的各項(xiàng)指標(biāo)密度、pH值、全鐵含量、鹽基度、Fe2+含量、不溶物含量）。

1.2.2聚合硫酸鐵絮凝實(shí)驗(yàn)

量取500mL制藥廢水和造紙廢水，分別加入自制聚合硫酸鐵、市售聚合硫酸鐵和PAC，快速攪拌60s，慢速攪拌10min，靜置0.5h后用針筒抽取上清液，測(cè)定COD。

1.2.3分析方法

密度、pH值、全鐵含量、鹽基度、Fe2+含量、不溶物含量等參照GB14591-2006標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測(cè)定；COD采用重鉻酸鉀法測(cè)定。

通過以上實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析，可得出以下結(jié)論：

1、采用H2SO4從裝飾原紙生產(chǎn)廢水污泥中提取鐵，然后通過NaCl03氧化制備得到了無機(jī)高分子液體聚合硫酸鐵(聚合硫酸鐵），其密度1.461g/cm3、全鐵含量11.12%、鹽基度13.33%、Fe2+含量0.05%、不溶物含量0.21%，即各項(xiàng)性能指標(biāo)符合GB14591-2006液體聚合硫酸鐵一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2、污泥中鐵提取的適宜條件為：酸浸反應(yīng)溫度90℃，反應(yīng)時(shí)間5h；NaCl03氧化反應(yīng)制備聚合硫酸鐵的適宜條件為：nNaCl0，）：n（Fe2+）=0.18:1，氧化反應(yīng)時(shí)間3h。

3、對(duì)自制的聚合硫酸鐵進(jìn)行了廢水絮凝實(shí)驗(yàn)，并與市售的聚合硫酸鐵和PAC的絮凝效果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，相同用量下，3種絮凝劑對(duì)造紙廢水的絮凝效果CODcr去除率由大到?。┮来螢椋鹤灾凭酆狭蛩徼F>市售聚合硫酸鐵>市售PAC。隨著絮凝劑用量增加，3種絮凝劑對(duì)造紙廢水CODcr的去除效果均呈先上升后下降的變化。自制聚合硫酸鐵處理造紙廢水適宜用量為30~45mg／L。自制聚合硫酸鐵和市售聚合硫酸鐵對(duì)制藥廢水CODcr去除效果無顯著差別，且隨其用量增加，CODcr去除率快速增大后基本保持不變。自制聚合硫酸鐵絮凝處理制藥廢水的用量以20—30mg／L為宜。