目前，國內(nèi)外對(duì)鋁硅硼高分子絮凝劑進(jìn)行了大量的研究，力求研制出一種具有高效率、低能耗、安全無害、無二次污染的水處理劑[3-7J。聚硅酸硫酸鋁鐵(PsAFS)作為一類堿式多核羥基硅硫酸鋁復(fù)合物，自從實(shí)驗(yàn)室合成出來之后，廣泛的應(yīng)用于水處理過程中，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文研制聚硅酸硫酸鋁鐵絮凝劑并處理印染廢水，取得了較PAC、PFC更為良好的處理效果。
1 實(shí)驗(yàn)
1．1 儀器和試劑：
儀器：721分光光度計(jì)、78-_2型磁力攪拌器、PHS一2c酸度計(jì)、COD測定儀。
試劑：硅酸鈉、硫酸、硫酸鋁、氫氧化鈉、硫酸鐵、稀鹽酸(等所用試劑均為AR)。
1．2 廢水處理實(shí)驗(yàn)
取一定數(shù)量的絮凝劑于盛裝1000mL某廠印染廢水的燒杯中，通過電動(dòng)攪拌器快速攪拌，攪拌時(shí)間由處理的廢液量決定，以使絮凝劑快速分散在廢液中；慢速靜置沉降后取液面以下2cm處清液進(jìn)行分析測定。COD值測定采用重鉻酸鉀法，透光率的測定用分光光度法，酸度采用pHs一2型酸度計(jì)測定，濁度采用光電式濁度儀測定，色度使用稀釋倍數(shù)法測定。
1．3 混凝試驗(yàn)
試驗(yàn)水樣：取一定量的硅藻土(通過400目篩孔后在105℃下干燥1h，置于干燥器內(nèi)備用)加蒸餾水后充分?jǐn)嚢杈鶆颍涑稍囼?yàn)水樣。
混凝試驗(yàn)：取500mL水樣倒入燒杯中，投加一定量的絮凝劑后，先快速(200r／min)攪拌1．5min，再慢速(60r／min)攪拌10 min，觀察絮體的形狀及沉降速度。靜置30 min后在距上清液表面2 cm處取樣分析，用紫外可見光分光光度計(jì)測定吸光度。吸光度實(shí)質(zhì)是殘余濁度的表征，吸光度愈小，說明混凝性能愈佳。
2 PSAFS的制備
2．1 制備原理
聚硅酸(Ps)作為助凝劑，來源廣、無毒、成本低且聚合簡單，可以加速懸浮物的沉降。但是聚硅酸的電中和能力很弱，易凝膠，穩(wěn)定性和儲(chǔ)存性較差，在使用上受到一定限制。據(jù)國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，在聚硅酸中加入金屑離子不但能增加其穩(wěn)定性，還能形成一系列新型聚硅酸絮凝劑，如聚硅酸鋁、聚硅酸鐵、聚硅酸鋁鐵等。在合成方面，主要是將硫酸鋁和硫酸鐵溶液混合后加入到聚硅酸中，因?yàn)殍F鹽比鋁鹽更容易與聚硅酸聚合，這樣將影響鋁鹽與聚硅酸的聚合。制得聚硅酸硫酸鋁鐵絮凝劑。
2．2 制備方法
室溫下，把水玻璃溶液稀釋1O倍，用20％的硫酸溶液和1．0mol／L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值到5．5左右裝入帶有冷凝裝置、分液漏斗和溫度計(jì)的三口燒 中。活化一定的時(shí)間后，快速攪拌，按照預(yù)先配好的比例先后加入0．5 mol／L的硫酸鋁溶液和0．5mol／L的硫酸鐵溶液，用O．25 mol／L的NaOF溶液調(diào)節(jié)混合液的pH值并持續(xù)攪拌1O 30 rain，然后用蒸餾水稀釋到一定濃度后靜置熟化。據(jù)文獻(xiàn)的研究，硅酸和金屬離子共聚成復(fù)合絮凝劑'[Al，F(xiàn)e]／[Si]的摩爾比決定絮凝劑綜合性能的發(fā)揮，通過試驗(yàn)確定AI／Fe／Si的比值來制備樣品，達(dá)到穩(wěn)定性和有效性的最佳結(jié)合。
3 結(jié)果與討論
3．1 A1／Fe的摩爾比對(duì)絮凝性能的影響
A1／Fe的摩爾比對(duì)絮凝性能的影響見表1。從表1可知，PSAFS的絮凝效果在相同劑量范圍內(nèi)，當(dāng) 和Fe摩爾比為7：3、4：6、5：5、6：4、7：3時(shí)，PsA 絮凝性能的影響，當(dāng)A1／Fe=4：6時(shí)，絮凝劑的除濁效果最好，本實(shí)驗(yàn)A1／Fe的摩力比選用4：6。原因是這是因?yàn)镕e3 加入后，AP 和Fes 在水解過程中會(huì)通過羥基橋連成多核多羥基絡(luò)合物，這種多核多羥基絡(luò)合物具有更強(qiáng)的電中和能力和架橋吸附能力，PSAFC的分子結(jié)構(gòu)呈長鏈枝權(quán)狀聚集態(tài)。隨著鐵離子含量增加，除濁效果加強(qiáng)，樣品的分子鏈長度增加，這一點(diǎn)正好解釋了出現(xiàn)以上現(xiàn)象的原因。但是，隨著鐵含量的繼續(xù)增加，絮凝效果的增加趨緩。
3．2 [A1，F(xiàn)e]／[Si]的摩爾比對(duì)絮凝性能的影響
固定A1／Fe=4：6，改變[A1，F(xiàn)e]／[Si]摩爾比，重新制備聚硅酸硫酸鋁鐵絮凝劑，通過試驗(yàn)研究硅含量對(duì)絮凝效果的影響。
如圖1所示，隨著硅含量的降低，剩余濁度達(dá)到最低，而且試驗(yàn)現(xiàn)象顯示，絮凝的礬花大且沉降速度也是最快。這是因?yàn)楫?dāng)絮凝劑中硅含量高時(shí)，金屬離子含量相對(duì)不足，活性硅酸的自身聚合反應(yīng)得不到有效的控制，硅酸聚合速度比較快，這樣絮凝劑投入水中后，金屬離子水解產(chǎn)生的多核羥基離子含量很少，電中和作用很差，不能使水中顆粒物脫穩(wěn)，也就不利于黏結(jié)架橋作用的充分發(fā)揮，所以綜合絮凝效果沒有明顯的改善。因此，最佳的[A1，F(xiàn)e]／Si]摩爾比為1：1。
3．3 pH值對(duì)濁度和色度去除的影響
用PSAFS處理印染廢水，確定pH值對(duì)原水濁度和色度的影響，結(jié)果見圖2、圖3。
由圖2、圖3可見，PSAFS適用的PH范圍更為廣泛，且在pH>5的情況下，PSAFS對(duì)印染廢水的色度和濁度的去除率最高。
1 實(shí)驗(yàn)
1．1 儀器和試劑：
儀器：721分光光度計(jì)、78-_2型磁力攪拌器、PHS一2c酸度計(jì)、COD測定儀。
試劑：硅酸鈉、硫酸、硫酸鋁、氫氧化鈉、硫酸鐵、稀鹽酸(等所用試劑均為AR)。
1．2 廢水處理實(shí)驗(yàn)
取一定數(shù)量的絮凝劑于盛裝1000mL某廠印染廢水的燒杯中，通過電動(dòng)攪拌器快速攪拌，攪拌時(shí)間由處理的廢液量決定，以使絮凝劑快速分散在廢液中；慢速靜置沉降后取液面以下2cm處清液進(jìn)行分析測定。COD值測定采用重鉻酸鉀法，透光率的測定用分光光度法，酸度采用pHs一2型酸度計(jì)測定，濁度采用光電式濁度儀測定，色度使用稀釋倍數(shù)法測定。
1．3 混凝試驗(yàn)
試驗(yàn)水樣：取一定量的硅藻土(通過400目篩孔后在105℃下干燥1h，置于干燥器內(nèi)備用)加蒸餾水后充分?jǐn)嚢杈鶆颍涑稍囼?yàn)水樣。
混凝試驗(yàn)：取500mL水樣倒入燒杯中，投加一定量的絮凝劑后，先快速(200r／min)攪拌1．5min，再慢速(60r／min)攪拌10 min，觀察絮體的形狀及沉降速度。靜置30 min后在距上清液表面2 cm處取樣分析，用紫外可見光分光光度計(jì)測定吸光度。吸光度實(shí)質(zhì)是殘余濁度的表征，吸光度愈小，說明混凝性能愈佳。
2 PSAFS的制備
2．1 制備原理
聚硅酸(Ps)作為助凝劑，來源廣、無毒、成本低且聚合簡單，可以加速懸浮物的沉降。但是聚硅酸的電中和能力很弱，易凝膠，穩(wěn)定性和儲(chǔ)存性較差，在使用上受到一定限制。據(jù)國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，在聚硅酸中加入金屑離子不但能增加其穩(wěn)定性，還能形成一系列新型聚硅酸絮凝劑，如聚硅酸鋁、聚硅酸鐵、聚硅酸鋁鐵等。在合成方面，主要是將硫酸鋁和硫酸鐵溶液混合后加入到聚硅酸中，因?yàn)殍F鹽比鋁鹽更容易與聚硅酸聚合，這樣將影響鋁鹽與聚硅酸的聚合。制得聚硅酸硫酸鋁鐵絮凝劑。
2．2 制備方法
室溫下，把水玻璃溶液稀釋1O倍，用20％的硫酸溶液和1．0mol／L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值到5．5左右裝入帶有冷凝裝置、分液漏斗和溫度計(jì)的三口燒 中。活化一定的時(shí)間后，快速攪拌，按照預(yù)先配好的比例先后加入0．5 mol／L的硫酸鋁溶液和0．5mol／L的硫酸鐵溶液，用O．25 mol／L的NaOF溶液調(diào)節(jié)混合液的pH值并持續(xù)攪拌1O 30 rain，然后用蒸餾水稀釋到一定濃度后靜置熟化。據(jù)文獻(xiàn)的研究，硅酸和金屬離子共聚成復(fù)合絮凝劑'[Al，F(xiàn)e]／[Si]的摩爾比決定絮凝劑綜合性能的發(fā)揮，通過試驗(yàn)確定AI／Fe／Si的比值來制備樣品，達(dá)到穩(wěn)定性和有效性的最佳結(jié)合。
3 結(jié)果與討論
3．1 A1／Fe的摩爾比對(duì)絮凝性能的影響
A1／Fe的摩爾比對(duì)絮凝性能的影響見表1。從表1可知，PSAFS的絮凝效果在相同劑量范圍內(nèi)，當(dāng) 和Fe摩爾比為7：3、4：6、5：5、6：4、7：3時(shí)，PsA 絮凝性能的影響，當(dāng)A1／Fe=4：6時(shí)，絮凝劑的除濁效果最好，本實(shí)驗(yàn)A1／Fe的摩力比選用4：6。原因是這是因?yàn)镕e3 加入后，AP 和Fes 在水解過程中會(huì)通過羥基橋連成多核多羥基絡(luò)合物，這種多核多羥基絡(luò)合物具有更強(qiáng)的電中和能力和架橋吸附能力，PSAFC的分子結(jié)構(gòu)呈長鏈枝權(quán)狀聚集態(tài)。隨著鐵離子含量增加，除濁效果加強(qiáng)，樣品的分子鏈長度增加，這一點(diǎn)正好解釋了出現(xiàn)以上現(xiàn)象的原因。但是，隨著鐵含量的繼續(xù)增加，絮凝效果的增加趨緩。
3．2 [A1，F(xiàn)e]／[Si]的摩爾比對(duì)絮凝性能的影響
固定A1／Fe=4：6，改變[A1，F(xiàn)e]／[Si]摩爾比，重新制備聚硅酸硫酸鋁鐵絮凝劑，通過試驗(yàn)研究硅含量對(duì)絮凝效果的影響。
如圖1所示，隨著硅含量的降低，剩余濁度達(dá)到最低，而且試驗(yàn)現(xiàn)象顯示，絮凝的礬花大且沉降速度也是最快。這是因?yàn)楫?dāng)絮凝劑中硅含量高時(shí)，金屬離子含量相對(duì)不足，活性硅酸的自身聚合反應(yīng)得不到有效的控制，硅酸聚合速度比較快，這樣絮凝劑投入水中后，金屬離子水解產(chǎn)生的多核羥基離子含量很少，電中和作用很差，不能使水中顆粒物脫穩(wěn)，也就不利于黏結(jié)架橋作用的充分發(fā)揮，所以綜合絮凝效果沒有明顯的改善。因此，最佳的[A1，F(xiàn)e]／Si]摩爾比為1：1。
3．3 pH值對(duì)濁度和色度去除的影響
用PSAFS處理印染廢水，確定pH值對(duì)原水濁度和色度的影響，結(jié)果見圖2、圖3。
由圖2、圖3可見，PSAFS適用的PH范圍更為廣泛，且在pH>5的情況下，PSAFS對(duì)印染廢水的色度和濁度的去除率最高。
