纳米三氧化二铝与无机絮凝剂复配的絮凝实验.pdf

第45卷第8期
化
技术
开发
Vol45 No8
2(016年8月
Technology Development of Chemical Tndustry
Aug.2016
环与三限利用
纳米三氧化二铝与无机絮凝剂复配的絮凝实验
蔡靖,卢勃如,王泽甲
(燕京理工学院化工与材料工程学院,河北廊坊065201)
摘要:为了提高单一无机絮凝剂的污水处理效果,将纳米三氧化二铝(nano-A10、)与聚合氯化铝(PAC)
氯化铁(eCl)进行了复配絮凝实验,并对复配絮凝剂处理城市生活污水的絮凝性能进行了研究。结果表明,复配
絮凝剂的C.OD去除率为883%,比PAC、FeC!单独处理时分別提高了51.7%、64.7%,脱色率为8.5%,比PAC提高了
654%,沉降时间比PAC减少了74.1%,污泥体积比PAC、FeCl、分別减少了30.2%、38.0%,出水pH值为6.8,处理优势
较明显;但也存在氮氮去除率低等不足,需要进一步研究改善。
关键词:納米一氧化二铝;复配;聚合氯化铝;一氯化铁;絮凝
中图分类号:X703
文献标识码:A
文章编号:1671-9905(201608-0048-04
絮凝法是水处理中操作最简单、应用最广泛的1.2实验水样
方法。该方法是在絮凝剂的作用下,去除水体中的
水样来源于北京市海淀区小月河河水,为城市
溶胶和悬浮体,包括有机物、无机物和其它一些溶解生活污水。
性物质。因此,絮凝剂是决定絮凝处理效果的关键
1.3实验方法
研发新型高效的絮凝剂一直是水处理领域的热点。
近年米,纳米技术在环保领域的应用研究发展迅速。13.1烧杯絮凝实验
研究表明,纳米材料高的表面活性、高表面能和高的
取水样500mL置于L的烧杯中,快速搅拌(转
比表面积使其具有吸附和强化絮凝的功能。以速为30ow-min)投加絮凝剂,反应1min后,改变
此为理论依据,在一定的实验室条件下,将少量的纳搅拌速度为5or·min,再搅拌1omin,最后静置
米三氧化二铝(mo-A1.O。)与无机絮凝剂聚合氯化20min,于距上清液画约2am处吸取上清液测定指
铝(PAC)、三氯化铁(F-C1,)进行了复配,并対复配标。每个水样分別进行3次平行处理,结果取均值
絮凝的方式进行了优化。最后,对优化后的复配絮13.2絮凝剂的复配方法
凝剂的污水处埋效粜进行了实验研究,并分析了该
1)PAC与nano-Al2O3的优化复配。首先用粉
复配絮凝剂的优势与不足。
碎机将固体PAC充分粉碎,再与nano-Ml_03在粉
碎机中进行充分粉碎混合,得到的混合粉末作为
1实张
溶质,配成质量分数为1%的液体复合絮凝剂(以
1.1实验器材
原品质量计)。将上述配制好的液体复合絮凝剂在
60℃左右的恒温水浴中,以100r?minl'的转速用电
主要材料:mm-A10(粒径10m)、固体了恒速境拌器搅拌20m,得到处理过的液体复合
PAC、固体Fe
絮凝剂。通过正交实验优化该复配方式,将参
主要仪器:X-m型COD消解装置、721型分数优化后的液体复合絮凝剂命名为复配絮凝剂1
光光度计、光电分析天平(感量0.001g)、JHS-1型并应用于下一步复配中
电了恒速搅拌器、粉碎机(转速12(000:min)、
2)FeCl与复配絮凝剂1#进行优化复配。将
CH1006恒温水浴锅、秒表及其它成套玻璃容器.
质量分数1%的液体FeCl2和质量分数1%复配絮
基金项目:河北省廊坊市科学技术研究与发展计划自筹经费项目(2015-2016)(2015011054)
作者简介:蔡蝻(1980-),女,硕士,讲师,主要从事水污染治理研究工作。E-mail:caijing012c126.com
收稿日期:2016-06-(06
万方数
第8期
綮靖等:纳米三氧化二铝与无机絮凝剂复配的絮凝实验
凝剂1#按总投加量120mg?L'分別同时投加,改
表2正交实验结果及分析L(3
变FeCl!的投加量,从30mg?L起以10mg?L'的
Table 2 Results and analysis of orthogonal experiment
号
B
幅度递增,进行絮凝实验,分析结果确定FeCl,和
试验
近质量组成/%水浴温度:搅拌时间min去除?
配絮凝剂1#两者较好的质量配比,并将该配比的复
57.5
配絮凝剂命名为复配絮凝剂2#。
1.4测定指标及方法
90+1(
06000
63.8
COD采用重铬酸钟法测定,浊度采用分光光度
90+10
法测定,氮氮采用纳氏试剂光度法测定,色度去
90+10
65.6
除率(脱色率)采用分光光度法计算叫,污泥体积采
85+15
74.0
用量筒测定絮凝沉淀30min时产牛絮体的体积,沉
85+15
73.7
降时间采用测定絮体高度达到3.,2cm时所用的时
74.1
195.3
间,pl值采用pll计测定
194.6
200.8
197.2
2结果与分析
223.6
196.2
2.1优化PAC与mano-A0)复配条件的正交实验均
66.9
65.7
实验研究表明,PAC与namo-Al,O3的复配条
0.9
件不同,处理效果不同。出实验结果可知,PAC与注:原水水质为p日=7,T=25℃,COD=448-L,家凝
auno-Al203的质量组成、水浴温度、混合搅拌复合时
剂投加量为120mg
间是影响复合絮凝剂COD去除率的主要因了,所以影响最大,说明纳米材料的含量决定处理效果,机理
选用3因子3水平的正交表L(3安排实验。正交就是纳米材料的强化絮凝作用。
实验的因子与水平见表1,具体的实验方案见表2。
2)反温度中,“水热法”复合PAC与nano-
表1影响因子水平表
Al2O)3的最佳水平为水浴温度60℃。温度太低,两
Table 1 Table of influence Factor Ievel
者复合不易形成可能存在的化学键,温度太高又易
因子
使分子挥发和分解,降低有效成分含量。温度在
水半
B
C
50~70℃范围内改变时,对絮凝剂的cOD去除率影
PAC与namo-A14O)水浴温度搅拌时
质量组成/%
响很小,级差R只有1.5%,说明在此温度范围内,
95+5
50
“水热法”均可减少纳米粒子团疑,较好地提高处
理效某
85+15
70
3)混合搅拌复合时间的影响很小,级差R。只
表2的实验结果表明,各因子的级差大小关系有0.9%,实验中的最什水平是20min。原因如下:液
为R>R>R,说明两者质量组成对COD去除体盛置于空气中,如高温下搅拌时间过长,容易造成
率影响最大,温度、搅拌时回的影响较小,最佳复配有效成分的探发、分解、从而影响处理效果。
参数为AB2C1,即首先将PAC粉末与nano-Al_03粉2.2FeCl4与复配絮凝剂1#的复配絮凝
末用