用赤泥和粉煤灰制备聚合氯化铝铁絮凝剂和SiO2.pdf

化工环保
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ENVIRONMENTAL PROTECTION OF CHEMICAL INDUSTRY
2012年第32卷第5期
用赤泥和粉煤灰制备棗合氯化铝铁絮凝剂和SiO
朱秀珍,孙建之
(德州学院化学系,山东徳州253023)
摘要]以工业固体废弃物赤泥和粉煤灰为原料,经过酸浸、水解、聚合等步骤,制备复合型无机高分子絮凝剂
聚合氯化铝铁。考察了酸浸出温度、盐酸浓度和浸出时间对赤泥和粉煤灰中Fe、Al溶出率的影响,并确定了最
佳工艺条件。提取Fe、A1后的滤渣,采用碱溶法制备SiO2,考察了反应条件对实验结果的影响。结果表明,赤
泥和粉煤灰中Fe和Al的溶出率都达到80.0%以上,SiO2的溶出率为65.0%。
关键词]赤泥;粉煤灰;聚合氯化铝铁;综合利用
中图分类号]X781[文献标识码]A[文章编号」1006-1878(2012)05-0444-04
Preparation of Polymeric Aluminum Ferric Chloride Flocculant and
Sio 2 from Red Mud and Fly Ash
Zhu Xiuzhen, Sun Jianzhi
Department of Chemistry, Dezhou College, Dezhou Shandong 253023. China
Abstract: Polymeric aluminum ferric chloride flocculant was prepared from industrial solid waste red
mud and fly ash via acid leaching, hydrolysis and polymerization. The effects of leaching temperature
hydrochloric acid concentration and leaching time on the leaching rate of Fe and Al from red mud and fly
ash were studied, and the optimum process conditions were determined. The filter residue after Fe and Al
leaching was used to prepare SIO by alkali dissolving method and the effects of reaction conditions were
studied The experimental results show that the leaching rates of Fe and Al from red mud and fly ash both can
reach more than 80.0% and the SIO,leaching rates can reach 65.0
Key words: red mud; fly ash; polymeric aluminum ferric chloride; comprehensive utilization
赤泥和粉煤灰均属于工业废弃物,具有排放以年均20%的速度递增,具有较大的市场潜力。
量大、严重污染环境等特点。对赤泥和粉煤灰的综
赤泥和粉煤灰中含有Fe、A1组分,利用其生
合利用问题已经引起国内外的普遍重视。近年产聚合氯化铝铁絮凝剂,可使赤泥和粉煤灰得到合
来,国内外将赤泥和粉煤灰的应用和研究在技术上理的利用。使用工业废盐酸、赤泥和粉煤灰制备聚
泥用于路坝修筑等;中层次是指用作建筑材料;高题,还可有效实现赤泥和粉媒灰的高效利の必
基本分为低、中、高三个层次(?:低层次是指赤合氯化铝铁絮凝剂不仅能解决工业废酸的处理难
层次是指对废弃物矿物质的分选利用等。目前,资
源产品化、产品系列化是解决赤泥和粉煤灰污染的[收稿日期]2012-04-09;「修订日期]2012
最佳途径。
[作者简介]朱秀珍(1991-),女,山东省新泰县人,大
我国使用的净水剂主要以无机絮凝剂为主,消
学生,从事絮凝剂合成方面的研究。电话15275702299,
耗量大,净水能力弱。聚合氯化铝鉄是该领域重要电邮467995180@C9,c0m。联系人:孙建之,电话
15275702299,电邮jianzhisu@163.com
的替代产品,在水处理行业应用广泛。国内工业上「基金项目1山东省教育科学“十二五”规划课题
水、城市给水、污水处理絮凝剂需求达1MtUa,且(2011G439)。
第5期
朱秀珍等·用赤泥和粉煤灰制备聚合氯化铝铁絮凝剂和SiO
本工作采用酸碱联合法,以赤泥和粉煤灰为
废酸溶解赤泥和粉煤灰
原料,制备聚合氯化铝铁絮凝剂和SiO2,残渣可以
生产建筑材料。较好地实现了赤泥中Fe、A1和SiO2
滤渣
NAOH
的综合回收。
Na2 CO3
粉煤灰溶出液
1实验部分
Na, Sio
残渣
1.1原料、试剂和仪器
赤泥溶出液
赤泥和粉煤灰为山东某铝电集团提供,赤泥
聚合氯化铝
和粉煤灰的主要成分见表1。工业废盐酸取自山东
图1赤泥和粉煤灰综合回收利用工艺流程
某铝电集团下属聚氯乙烯有限公司,其中HCI质量
分数大于18%;NaOH:工业级。
2结果与讨论
表1赤泥和粉煤灰的主要成分
w,%
2.1盐酸浸取赤泥阶段工艺参数
项目Fe2O;A_OSi
从赤泥中提取Fe、A1一般采用酸浸,由于
赤泥
171.0
3.0
SiO2难溶于酸,因此可实现Fe、Al和Si的分离。酸
粉煤灰
0
50.0
1.0
5.0
种类对赤泥中氧化物提取率的影响不大,由于浸
废水取自德州联合润通水务有限公司,废
取过程中使用工业废盐酸的经济性明显优于其他
水浊度为85NTU,色度为19.1倍,COD为410酸,所以木工作选用盐酸浸取A1、Fe。各物质的
溶出率为溶出液中该物质的总质量与原料中该物
HWCL-5型恒温磁力搅拌器:郑州长城科工
质的质量之比。
贸有限公司;SHZ型真空泵:上海楚柏实验室设备2.1.1赤泥浸出盐酸浓度对Al和Fe溶出率的影响
在赤泥浸出温度为90℃、赤泥浸出时间为2.5
有限公司。
1,2赤泥和粉煤灰的综合利用
h、加入酸的物质的量相同时,赤泥浸出盐酸浓度
取赤泥50.0g,加人浓度为6.0molL的盐酸200
对Fe和A1溶出率的影响见图2。由图2可见:赤泥
mL,在温度为90℃下反应2.5h,过滤得到含有浸出盐酸浓度越高,Fe和A1溶出率越大;当赤泥
Al、Fe的赤泥溶出液及滤渣;称取40.0g粉煤灰,
浸出盐酸浓度超过6moML时,A1和Fe溶出率增幅
加入20.0gNa2CO3在温度为750℃下焙烧活化2.0
减小。综合考虑,本实验选择赤泥浸出盐酸浓度
h,冷却后加入200mL浓度为4.0moL的盐酸,在为6moIL。
温度为90℃下反应6.0h,过滤得到含有Al、Fe的
粉煤灰溶出液及滤渣。在聚合阶段,首先向粉煤灰
溶出液(主要成分为AI)中加入Na2CO。,待其稳定
后再加赤泥溶出液(主要成分为Fe)