由酸洗废液制取新型混凝剂—聚合硫酸铁的研究

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第2 2苍第 4期 1 9 9 6年 8月

木处理技术TECH NoLOGY OF W ATER TREA TM ENT

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洗废液制取新型混凝剂——

一

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聚合硫酸铁的研究

俞敦义顾本可朱波 _工 孚武设4 3 0 0 7 4 )摘要主要介绍以硫酸酸洗钢材废液为原料，千町用空气制取新型混凝荆聚合硫酸铁

( P F S ),并耐长江水、池塘水和印染污水的净化处理，结果表明， P F S有优良的混凝性能，具有广阔的应用嚣着。

美 -弭 墨全堕曼 ,混凝性能，壁丝盐垄 民敝，硝‘/乞压扁聚合硫酸铁 ( P F S )是一种新型无机高分子混凝剂，其组成为[ F e: ( 0 H) ( s o . ) 3 -] ,式中

n<2, m￣ C n ),由于 P F S舍有大量的[ F e ( 0 H) a]”、[ F e ( 0 H)。]”、[ F e。 ( 0 H)”]等多种聚合态铁的培合物，因此具有较强的除浊，降C O D和重金属离子的能力，适用介质的 p H范围宽 ( p H一4—1 1 )、污泥脱水性能好，对设备腐蚀性小等特点0 ]。自从 1 9 7 6年日本首先研制成 P F S,并在八十年代进行工业化生产以来，欧美各国对 P F S的制造和应用都取得较大进展。 P F S不仅用于工业废水 (如造纸、印染、电镀 )处理，也用于饮用水的净化处理0 。 我国硫酸亚铁和硫酸资源丰富。例如在钛白粉厂生产二氧化钛的过程中 .有大量的副产物硫酸亚铁及废硫酸产生}用硫酸酸洗钢板的废液也含有大量的硫酸亚铁，若能利用这些生产过程中的废液 (舍F e S O 4, S O, ),开发 P F S产品，用以处理工业废水和饮用水等，这对充分利用水资源、攮少环境污染，都有重大的实际意义。 为此，我们利用镀锌铁丝厂的硫酸酸洗废液为原料，制取 P F s并研究 P F S对污水、长江水的混凝性能。

1 P F S的制备1、 1 P F S的膏 l取方法1 . 1 . 1二段氯化法制 P F S

将镀锌铁丝厂的硫酸酸洗废液取回后，投加废铁屑，进一步降低废液中的残酸量。过滤废液分析测得 F e S O,含

量为 1 . 5 2 m o l/ L, H: s o.为 1 . 5 4 m o l/ L 调整溶液摩尔比 M一/ MF E一1 . 3 o~1 . 3 5.于反应器中，通空气，加入计量的 Mn O,在 6 5℃下，反应 3 h后，将温度降至 4 0 ' C,

如入 N￣ N O,,继续反应 6 h,即可制得红揭色的 P F S产品，碱化度为 l 1 . 9 3。 此法比日本专利昭 5 1一I 7 5 I 6制取 P F S的方法反应时间缩短一半但是仍存在氧化时间过长的缺点。 ①啦瞢日期， 9 5—1 0—1 2

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水处理技术1 . 1 . 2催化氧化法制 P F S

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同二段氧化一样，将调整摩尔比 Ms o z,一/ M=1 . 3 0~1 . 3 5的废液，置于反应器中，通空气， 于8 0 V下，加入催化剂 A,反应 4 h,制得 P F S产品。制得 P F S大样产品质量见表 1。 衰1 P F S产品的主要性能指标

2 P F S的混凝试验2 . 1混凝试验方混凝试验是在 s Y w一8 8 1型馄凝仪中进行，以六个盛有 5 0 0 ml水样的烧杯加入混凝剂后，于混凝仪中先以 2 0 O r/ ai r n快搅 l mi n,再以 l O O r/ mi n慢搅 2 m i n,静置 2 0 ai r n后，取上层漪液，用 3 c m比色皿，以蒸馏水为参比，在波长=4 2 0 n m(长江水)和6 1 0 n m(印染污水 )用7 2 1 分光光度计测量吸光值，并由浊度~吸光值标准曲线查得水样的浊度值。C OD用常规的重铬酸钾法测量。

2 . 2净化水样 - 净化处理水样为长江水 .华中理工大学青年园池塘水以及武汉印染厂的印染污水。印染污水p n=1 . 0 呈强酸性，混凝处理前，先用碱将印染污水 p H调至 p n=7 . 0左右，再进污水混凝处理，静置 1 2 h后进行测量。

3结果与讨论3 . 1长江水的净化试验采用不同浓度的 F e S O., P F S和聚合氯化铝 ( P Ac)对长江水的混凝试验结果见表 2。由砉 2可知，浊度为 3 4 mg/ L的长江混水，投加 l 0~3 0 mg/ L P F S后 .浊度降为 3~

4 . 5 mg/ L,混凝性能优于硫酸亚铁，与 P A C接近，表明 P F S的混凝性能优良。

衰 2几种混凝剩对长江水的试验结果E

趟

苟荆泼建 ( ag r/ L)

图 1池塘水的净化试验1 Fe s ( }2 PF SI 3 PAC

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俞敦义等，由酸洗废液制取新型混凝剂

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3 . 2池塘水的净化试验

F e S O.、 P F S和 P A C对青年园池塘水的混凝试验结果见图 1。由图 1可知，在药剂浓度为 1 0￣3 0 mg/ L时， P F S和 P A C对池塘水的混凝能力强，处理后水的浊度为 2~3 . 8 mg/ L。而F e— S O.却使池塘水的浊度增大。表明具有带高阶正电荷多核络离子的 P F S和 P AC,不仅有效地中和了悬浮粒子的表面电荷，而且通过大分子的吸附架桥作用，促使胶体微粒相互碰撞，很快形成絮体而沉淀。而 F e S O 随着药剂浓度提高 (>1 0 ag r/ L )会使水质浊度增大，这与 F e S O .的水解产物氢氧化亚铁部分氧化为氢氧化铁有关。 3 . 3印辩污水的净化试验印染污水的脱色和 C O D c,去除试验结果见表 3。 衰 3印絷污水的净化处理 .

原水 C OD c￣一2 7 2 . 6 mg/ L

由表 3可知， P F S的脱色率和 C ODe,去除率最高，比 PA C好。

聚合硫酸铁对污水的混凝作用，主要是由于它含有大量的多核络离子，按 D o u s ma和 B r u y n的研究结果，认为铁 ( 1)在水解一聚合过程中能形成二聚体三聚体、多聚体的转化；形(^) ( b) f C’

蹦…: f F e/:] .+ F t/、 O H ' x w e/、 O。 H,\, F e<: r [> r e/\ O H> e<:“ +, t“+:[> e<: 4。?< O H - \]:。

( E)

( D)

成 B、 C是低聚体， D E为高聚体，这样， P F S在污水中除了提供带高价带正电荷的多核络离子外，还能发挥低聚体的吸附，使胶粒脱稳，叉可发挥高聚体的粘接、架桥作用，加速絮凝作用。 与P A C相比， P F S的降浊能力略差一点，但P F S的脱色， C O D去除能力强，且除臭、脱水性能比 P A C好，药剂费用低，因此， P F S具有广阔的应用前景。要加强 P F S的研

制，使其成为固体 P F S产品，将更有利推广应用。

4结

论

以硫酸酸洗钢材的废液为原料，控制溶液 Ms 0 i一/ M一 1 . 3 0~1 3 5选择适宜的催化剂，利

用空气于 8 0 ' ( 2下反应 4 h,制得合格的 P F S产品。 P F S对长江水、池塘水及印染污水有优良的混凝性能，特别是脱色和 C O D去除性能优于PAC。

制取 P F S原料来源丰富，制造工艺简单，产品成本低，具有广嗣的应用前景。

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水处理技术参考文献

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伴三上

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d y e i n g wi t h P FS,t h e P FS s h o we d g o o d c o a g u l a t i o n p r o p e r t i a o a n d wi de a p p l i c a t i o n p r o s p e s t s . Ke y w o r d s:p ol y f e r r i e s u l ht e,c o a gu l a t i n g p r o p e r t y,p u r i f i c a t i o n

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