聚合硅铝铁混凝剂的制备及其特性

    在国内外给水及废水处理中,铝盐是技术最成熟、应用最广泛的无机混凝剂.然而,随着对水质要求的越来越高,需要在新制备工艺条件下开发研制出高效、价廉、低毒或无毒的新型无机高分子混凝剂,聚硅酸铝铁混凝剂正是应这一要求而产生的一种混凝剂.聚合硅酸铝铁(PAFSC)保留了铝铁各自均聚物的优点,克服了聚合氯化铝(PAC)处理水样中残余铝含量较高和聚合氯化铁(PFC)絮凝剂稳定性较差的缺点.与PAC相比,聚硅酸铝铁(PAFSC)具有较低的残余铝含量,较好的除浊效果和脱色效果以及较好的除油和除COD效果.本文制备了一系列稳定的PAFSC,考察了稳定性、电动特性,并对混凝效果进行了研究,结果表明PAFSC具有很好的稳定性和较好的混凝效果.

    针对武汉市莲花湖湖水,采用聚合硅酸铝铁(PAFSC)和聚合氯化铝(PAC)进行混凝实验,比较了两种混凝剂的混凝效果及原水处理前后藻类群落变化.主要结论如下:(1)无论在低投加量还是在高投加量时,PAFSC的除藻、除浊效果均明显优于PAC.聚合硅酸铝铁与聚合氯化铝投加量增加时,两种混凝剂对原水Chl-a和浊度的去除率均呈现先迅速上升再趋于平缓的过程;(2)PAFSC在去除藻类细胞、浊度方面均优于PAC;(3)PAFSC混凝处理微囊藻为主体的水华原水时,其效果比PAC更好.文章研究后表明:PAFSC是一种新型高效混凝剂,其混凝效果明显优干PAC,当水体以微型藻为主时,可使用PAFSC替代PAC,能提高混凝效果.

焦化废水的效果

    焦化废水组成复杂,污染严重,作者利用新型高分子絮凝剂聚合硅酸铝铁对其进行处理,得到了很好的效果,讨论了影响絮凝效果的因素,并和常用的絮凝剂聚合硫酸铁进行了对比.

垃圾渗沥液的处理研究

    采用一种新型高效的无机高分子混凝剂--聚硅酸铁铝(PSAF)用于垃圾渗沥液亚滤装置的预处理.结果表明,在PSAF的投加量为150 mg/L,pH为5.0和沉降时间为60 min的条件下,混凝效果最佳,浊度去除率可达92%左右,色度去除率可达91%左右,CODCr去除率可达70%左右.同时探讨了该混凝剂处理垃圾渗沥液的反应机理.

造纸中段废水处理

    用铝矿烧渣和硫铁矿烧渣制备聚硅铝铁(PSAF)絮凝剂,研究了PSAF的Zeta电位随pH值的变化.用PSAF处理造纸中段废水,废水的色度和CODCr去除率分别可达94.5%和79%.在相同用量下,PSAF对废水的处理效果优于市售聚合硫酸铁(PFS).

去除富营养化藻类研究

    混凝沉淀法是目前应用最广泛的水处理方法之一。混凝除藻具有高效、廉价、易操作等优点。

    聚合硅酸铝铁以莲花湖湖水为研究对象，通过烧杯实验考察了产品的混凝性能，包括除浊、脱色以及叶绿素a 去除效果等，在上述研究过程中讨论了碱化度（B）、Si/Al/Fe 摩尔比等因素对PAFSC 各方面的影响。为了更好的了解PAFSC 除藻性能，本文还研究了PAFSC投加前后水样藻类群落结构的变化。

   主要研究结果如下：  

    ①聚硅酸和铁的加入对PAFSC 聚集体的结构形和铝铁的形态分布都有一定的影响，其影响程度取决于Si/Al/Fe 摩尔比和碱化度（B）。与常用的混凝剂聚合氯化铝PAC 相比，PAFSC 具有更好的除浊、脱色和叶绿素a 去除效率，且具有更宽的pH值适应范围，具有更低的残留铝含量。

　　 PAFSC ②混凝除藻的优化工艺为：选用Si/Al/Fe 摩尔比为2/10/4，B=2.0的PAFSC投加至莲花湖水华原水中，投量为10mg/L。快速（200r/min）搅拌2min，然后转为慢速（50r/min）搅拌20min，然后静置沉淀20min。水样浊度去除率达95.6%以上、色度去除率达93.0%以上、叶绿素a 去除率达92.0%以上。

　　③莲花湖水体富营养化严重，每年5～8月份，湖泊中的藻类迅速繁殖，藻含量较高。莲花湖中浮游植物优势种为蓝藻门的铜绿微囊藻、不定微囊藻，裸藻门的尾裸藻；浮游植物以微型藻为主，藻类平均直径为10～100μm。以PAC和PAFSC 分别进行混凝实验，分析混凝前后水样中藻类群落的变化，得出结论：混凝处理以微型藻类为主体的水华原水时，PAC的效果明显不及PAFSC。

　　基于上述研究结果，认为PAFSC混凝除藻的机理为：PAFSC 投入水体后，其最佳混凝形态及其聚集体在一定时间内具有稳定性而保持其原有形态，并很快吸附在藻细胞表面，以其较高的电荷及较高的分子量发挥电中和及吸附架桥、网捕卷扫作用。