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硅溶胶聚硅酸铝锌复合絮凝剂的制备及应用

发布时间 2021-01-26 10:49

  硅溶胶聚硅酸铝锌复合絮凝剂的制备及应用_数学_自然科学_专业资料。硅溶胶-聚硅酸铝锌复合絮凝剂的制备及应用 高 丽,熊丽丽,朱 超,杨 刚,邢卫红 【摘 要】摘 要: 以硅溶胶(SS)、硫酸锌、硫酸铝和硅酸钠为原料制备一种新 型的硅溶胶-聚硅酸铝锌(SS-PSAZS

  硅溶胶-聚硅酸铝锌复合絮凝剂的制备及应用 高 丽,熊丽丽,朱 超,杨 刚,邢卫红 【摘 要】摘 要: 以硅溶胶(SS)、硫酸锌、硫酸铝和硅酸钠为原料制备一种新 型的硅溶胶-聚硅酸铝锌(SS-PSAZS)复合絮凝剂,结合单因素和正交实验优化其 制备条件,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和傅里叶红外光谱(FT-IR)表征其 形态和结构。结果表明,SS-PSAZS 的最优制备条件:硅溶胶的加入量为 10 μL,复 合体系的 pH=1.7,加热温度为 60 ℃,加热时间为 0.5 h。在最优条件下,硅溶胶 和 PSAZS 复合形成了新的无定形的链网状结构的复杂聚合物。当 SS-PSAZS 的投加量为 4 mL(每 200 mL 造纸废水)时,处理造纸废水的效果最好,浊度、色 度和化学需氧量(COD)的去除率分别为 98.0%、89.7%和 69.8%,且其絮凝性能 优于 PSAZS 和聚合氯化铝(PAC)。 【期刊名称】南京工业大学学报(自然科学版) 【年(卷),期】2018(040)002 【总页数】6 【关键词】 硅溶胶;聚硅酸铝锌;絮凝;造纸废水 絮凝法因其成本低廉、操作简单、处理效果好而被广泛应用于污水处理的工艺 中[1-2]。随着工农业生产的迅猛发展和社会的进步,人们对环境和水质的要求也 在不断提高[3]。传统单一的无机或有机絮凝剂已经很难满足污水处理的要求,研 究新型高效的复合絮凝剂成为近年来絮凝剂研究的热点[4-6]。 硅溶胶(SS)为纳米级的 SiO2 颗粒在溶剂中的分散液,有极大的比表面积和众多 活性中心,吸附能力极强[7]。广东麻将,聚硅酸铝锌(PSAZS)是由聚硅酸(PS)、铝盐和锌盐 在一定条件下制得,它不仅具有聚硅酸的吸附架桥的能力,而且还具有传统铝盐絮 体体积大和锌盐卷扫作用强的优点[8-9]。有研究提出将纳米粒子应用于絮凝剂 的制备及应用中,取得了一定的成效[10-11]。本文以 SS 和 PSAZS 为主要原料, 制备 SS-PSAZS 复合絮凝剂,优化其制备条件,表征其结构,并将其应用于实际造 纸废水的处理中。 1 实验 1.1 试剂 Na2SiO3·9H2O, 上 海 试 四 赫 维 化 工 有 限 公 司 ;Al2(SO4)3·18H2O 和 ZnSO4·7H2O,西陇化工股份有限公司;H2SO4,上海凌峰化学试剂有限公司。以 上试剂均为分析纯。高岭土,化学纯,国药集团化学试剂有限公司;聚丙烯酰胺(阴 离子型,分子量为 1×107),国药集团化学试剂有限公司;硅溶胶(30%,14 nm),广 州穗泽环保科技有限公司;聚合氯化铝(PAC,30%),无锡凤民环保科技发展有限 公司。 1.2 SS-PSAZS 复合絮凝剂的制备 1.2.1 PSAZS 絮凝剂的制备 在 30 ℃ 条 件 下 , 将 100 mL 0.5 mol/L 的 Na2SiO3·9H2O 缓 慢 滴 加 到 20 mL20%的稀 H2SO4 中,剧烈搅拌,滴加完毕后,用 20%的稀 H2SO4 调节溶 液的 pH 到 3,继续搅拌 30 min,静置 30 min 后可以制得 PS。向 PS 溶液中同 时加入 8.33 g Al2(SO4)3·18H2O 和 7.19 g ZnSO4·7H2O,反应 1 h,室温静置 24 h,制得 PSAZS 絮凝剂。反应过程为:Na2SiO3 和 H2SO4 反应生成硅酸,硅 酸分子中的—OH 脱水形成带 Si—O 键的聚合物 PS,向 PS 中加入 Al2(SO4)3 和 ZnSO4,Al3+和 Zn2+可与 PS 末端的 OH-发生吸附和配位作用生成 PSAZS 絮凝剂。 1.2.2 SS-PSAZS 复合絮凝剂的制备 在一定温度下,将一定量的硅溶胶加入到一定量的 PSAZS 中,用稀 H2SO4(10%) 调节复合体系的 pH,伴随着激烈的搅拌,反应一定时间后,再将复合体系置于室温 下静置 24 h,制得 SS-PSAZS 絮凝剂。 1.3 实验废水 1.3.1 高岭土模拟废水的制备 将 0.75 g 高岭土投加至 5 L 自来水中,搅拌 1 h,静置 3 h,取上层液体作为实验用 水。实验所用的高岭土模拟废水需现配现用。该模拟废水的原始浊度约为 150 NTU。 1.3.2 造纸废水的指标 实验所用造纸废水取自南通某造纸厂 ,原水 pH=6.81,浊度=84.3 NTU,色度 =850,化学需氧量(COD)=315 mg/L。 1.4 废水的絮凝实验 投加一定量的絮凝剂至 200 mL 的实验废水中,快速搅拌 1 min 后,静置 1 min, 再慢速搅拌 2 min,静置 30 min 后取液面下 1~2 cm 处的清液,检测清液的浊 度、色度及 COD,分别计算出它们的去除率,用来评价絮凝剂的絮凝性能。 1.5 水质检测方法 使用美国哈希公司的 2100N 型浊度仪测定浊度,使用美国哈希公司的 DR2800 型便携式分光光度计测定色度,使用美国哈希公司的 DRB2000 型 COD 消解仪 和 DR2800 型便携式分光光度计测定 COD。 1.6 絮凝剂的表征 将液体絮凝剂的样品放在线 ℃)干燥,把干燥后的固体样品研 磨成细粉并置于干燥环境中保存。采用日本日立公司的 S-4800 型场发射扫描 电子显微镜(FESEM)观察样品的形貌;采用美国尼高力公司的 Nicolet 8700 型 傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对样品进行光谱分析,用 KBr 压片法进行测定,扫描 32 次,扫描范围 400~4 000 cm-1。 2 结果与讨论 2.1 单因素实验 通过预实验确定实验中每 200 mL 废水 SS-PSAZS 絮凝剂的投加量为 0.5 mL。 2.1.1 硅溶胶用量对 SS-PSAZS 絮凝性能的影响 在其他因素不变、复合体系的 pH 为 1.5、加热温度为 60 ℃和加热时间为 1 h 的条件下,考察加入不同硅溶胶的量(100

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