题目： 高分子絮凝剂制备
重金属离子吸附性研究
摘
目：高分子絮凝剂处理污水中悬浮重金属离子
工业废水排放量逐渐增排入环境中重金属越越水体污染越越严重铬铜镍汞镉铊等极危害着生态环境体健康年重金属废水治理直研究热点机高分子絮凝剂研究开发应十年受国外水处理界广泛重视文研究处理重金属机高分子材料聚合硫酸铝铁絮凝剂合成材料进行表征讨水处理性材料制备影响素
硫酸铝硫酸铁原料通考察硫酸量硫酸浓度反应时间反应温度等工艺条件研究改善制备项素显著功效聚合硫酸铝铁合成出絮凝剂进行红外SEMXRD等表征判断反应程物质结构变化合成絮凝剂应含金属离子废水中观察絮凝剂量PH值等素实验研究优条件机高分子材料聚合硫酸铝铁重金属水处理中具广阔应前景
关键词：高分子絮凝剂硫酸铝硫酸铁重金属水处理
Abstract
Objective macromolecular flocculant was used to treat suspended heavy metal ions in sewage
The discharge of industrial wastewater is gradually increasing and more and more heavy metals are discharged into the environment and the water pollution is becoming more and more serious such as chromium copper nickel mercury cadmium thallium etc which greatly endangers the ecological environment and human health Therefore the treatment of heavy metal wastewater has been a research hotspot for many years The research development and application of inorganic macromolecular flocculants have received extensive attention in the field of water treatment at home and abroad in recent decades
The main raw materials are aluminum sulfate and iron sulfate through the investigation of sulfuric acid dosage sulfuric acid concentration reaction time reaction temperature and other technological conditions of improvement preparation of various factors significant effect of poly (aluminum sulfate) iron The flocculant was characterized by ir SEM XRD etc The flocculant was applied to the wastewater containing metal ions Under the optimal conditions of this experiment the inorganic polymer material polyaluminum ferric sulfate has a broad application prospect in the water treatment of heavy metals
Key words：Polmyer Flocculant HeavyMetal aluminum sulfateferric sulfate
WaterTreatment
目录
摘 I
Abstract II
1 绪 1
11机高分子水处理絮凝剂 1
111机高分子絮凝剂研究历程 1
112 机高分子絮凝剂分类 2
113 机高分子絮凝剂合成方法 4
114 机高分子絮凝剂应 5
115文选题意义容 7
2 实验部分 8
21实验仪器试剂 8
211聚合硫酸铝铁制备实验装置 8
212 实验仪器 8
213 试剂 9
22 制备方法 9
24 聚合物表征方法测定 10
241 红外表征(FTIR) 10
242 扫描电镜分析 10
243 X射线衍射分析 11
25 制备聚合硫酸铝铁工艺条件影响 11
251 制备程硫酸量影响 11
252 硫酸浓度制备程影响 12
253 反应时间制备程影响 13
254 反应温度制备程影响 13
3 结 14
31合成工艺条件聚合物产品性影响 14
311反应温度影响 14
312 Fe／AI摩尔影响 15
32 聚合硫酸铝铁金属离子佳吸附条件确定 15
33 絮凝剂吸附金属离子测定条件 16
34 絮凝剂金属离子等温吸附研究 16
参考文献 16
致 谢 18
1 绪
11机高分子水处理絮凝剂
111机高分子絮凝剂研究历程
世纪六十年代开始讲进行水处理剂机高分子絮凝剂传统铁盐铝盐等等基础进行创新相较传统絮凝剂新型絮凝剂成低提高絮凝效率适应性相应低产量低应已成项迅速发展科学技术机高分子聚合硫酸铝铁相较程中研究重金属离子吸附沉积物处理水程体积较沉降速度单聚合硫酸铝聚合硫酸铁更快复合絮凝剂相聚合时具性稳定存储时间较长言成种应较广泛絮凝剂[2]
国目前已国外机高分子絮凝剂相关领域进行研究通研究取定进展高分子相较低分子更絮凝效果已广泛城市污水工业废水水富营养化供水处理[3]年国高分子絮凝剂类型生产提高相关规模进行增[4]机高分子絮凝剂市场占率已达80利国基国情利现铝铁盐资源进行聚合研制出具良絮凝效果机絮凝剂程中逐渐掌握独特合成方法特点利种资源进行合成生产现数十项专利
112 机高分子絮凝剂分类
机絮凝剂言类型较类型言具物质类组成[5]够应现状够进行两种类型铝盐铁盐前者中应较广泛硫酸亚铁氯化铁[6]具点简单量济等等[7]
铁铝盐成分中较常见常见含铝机絮凝剂PACPSC等均属铝系类似铁系机絮凝剂含铁盐PAFPSF等聚合物含硅酸盐聚合机絮凝剂聚硅酸铁聚硅酸铝等属聚硅酸盐类种分类较笼统般情况根表格11分类
表11 种类表[8]
种类
组分
阳离子型
聚合氯化铝
聚合硫酸铝
聚合磷酸铝
聚合磷酸铁
聚合氯化铁
聚合硫酸铁
阴离子型
活化硅酸
聚合硅酸
机复合型
聚合氯化铝铁
聚合硫酸铝铁
聚合硅酸铝
聚合硅酸铁
聚合硅酸铝铁
聚合磷酸铝
机机复合型
聚合铝聚丙烯酰胺
聚合铁聚丙烯酰胺
聚合铁甲壳素
聚合铁甲壳素
聚合铝阳离子机高分子
聚合铝阳离子机高分子
1121阳离子型机高分子絮凝剂
应表广泛絮凝剂阳离子机高分子絮凝剂目前占定市场销售额具相成熟科技技术絮凝剂聚合氯化铝应中高净化效率利率高[9]
（1）盐系阳离子型机高分子絮凝剂
铝盐开发较早硫酸铝生产出第种絮凝剂广泛情节饮水工业水方面发挥着重作作机理溶水水解生成碱性盐氢氧化铝具水中聚合溶胶力净化污水
氯化铝硫酸铝铝盐作机制类似氯化铝应含油污水含氟污水处理综述铝盐絮凝剂更水处理降水速率越慢流速越快泥沙体积越净水效果越铝盐系统缺点容易造成二次污染水净化方法[10]
(2)铁盐系阳离子型机高分子絮凝剂
初始处理中铁盐作铝盐代品铁盐体系絮凝程会造成二次污染硫酸铁絮凝效果受盐碱度影响较硫酸铁影响着氯化铁絮凝效果絮凝沉淀形成速度迅速稳定性较差段时间容易形成沉淀
铁盐系列铝盐系列相似定处理含铁酸溶液废渣高分子絮凝剂合成程中色金属必须氧化
1122 阴离子型机高分子絮凝剂
阴离子絮凝剂水处理中应始20世纪二三十年代重絮凝体沉降速度快低浊水低温条件处理效果良活化硅酸聚合硅酸国外研究中报道然硅酸化学性质稳定长期存放必须现降低实价值般说阴离子絮凝剂具较弱电中性目前作助凝剂稳定性废水处理中激活硅酸阴离子性质程度限制应[11]
1123复合型机高分子絮凝剂
两种更种单组分凝结剂进行化学反应形成种高分子量聚物复合材料仅发挥优点克服单组分凝结剂缺点聚合程度增强种改进产生显著协作凝结剂助剂少数混合制剂严格说应该称混合凝固剂[12]具点成高铁盐铝盐中点相两者进行聚合形成复合型絮凝剂羟基化程度提高聚合铁铝形成高度聚合复合型制剂克服水处理中残留铝问题[13]复该合型絮凝剂具够絮凝效果增加泥浆掺量减少特点
1123机机高分子絮凝剂复合
机高分子絮凝剂水处理成分复杂效细悬浮颗粒[14]然产生絮凝体机聚合物产生絮凝体机絮凝剂量目前少机絮凝剂量絮凝速度机絮凝剂速度更快机聚合物絮凝剂降解毒产品合成产品价格较高目前机高分子絮凝剂联合机聚合物絮凝剂机盐存电荷污染物促进[15]
113 机高分子絮凝剂合成方法
(1)铝盐体系合成
氯化铝聚合言原料进行合成原料制备方式原料中含氧化铝类似物氧化铝物质通常采氧化铝方法生产程分两步骤第步骤粉碎煅烧酸溶解通相应方法氯化铝结晶聚合固化热解获取聚氯化铝[16]原料氯化铝进行聚氯化铝具种方式：第种电化学第二种中第三种热分解法[17]合成程中加入稳定剂提高产品质量
（2） 铁盐体系合成
聚合硫酸铁聚合方法越越样化生产原料合成方法什生产原料基础氧化方法处理果原料废铁铁矿石盐酸氧化亚铁离子定条件溶解通控制应范围盐酸制造聚合氯化铁具碱基度钢废液原料氯化铁需加入催化剂稳定合成[1820]
（3） 复合体系合成
铝铁聚硫酸铁制备中原料物质含定量铝铁原料聚硫酸铁制备
114 机高分子絮凝剂应
现类生活质量陷入困境开始研究机高分子絮凝剂处理类生活城市生产工业废水污水中悬浮固体通吸附电中类似方法机高分子絮凝剂重金属离子吸附着作絮凝够做8095悬浮固体颗粒物6595溶物性物质够COD值进行减少[21]外够数病毒微生物够排入污泥中实施消毒灭菌等等环节言水进行絮凝程非常重环境工作中起越越作[22]
1141 聚合硫酸铝铁
聚合硫酸铝铁（简称 PAFS PFAS）称聚硫酸铝复合硫酸铝[ Al( OH) nSO4] m[ Fe2( OH) nSO4]构成 传统聚合硫酸铝聚合硫酸铁进行研发出机高分子絮凝剂[23]年国研究热点铝盐发明絮凝剂铁盐水净化效果安全害具量少高速率应范围广优点普通水处理中铁盐较昂贵处理水质变黄铝盐容易产生铝残余物体造成定损害位次开展铁铝复合絮凝剂研究聚合硫酸铝盐聚合硫酸铁处理水程中具体积沉积物析出速度单组分快聚合硫酸铝铁特性相稳定存储时间相较长已成种应广泛铝铁絮凝剂
铝离子铁离子发生絮凝原氯离子铁离子水中部分水解成正电荷硫酸根阴离子三价铝铁盐光碱形式容易水解存酸性范围正离子存负离子形式增加聚合铝铁盐聚合度碱性范围正电荷增加加速聚合物[24]铝铁离子水解处理水中加入铝盐铁盐水中产生量阳离子聚合反应显著降低酸性体形成水浊度具较分子量桥结构形式具强力吸附带负电强吸附水悬浮胶体颗粒形成光絮凝体[25]
1142聚合硫酸铝铁处理污水优点：
（1）工业废水城市生活污水
净化饮水净化效果硫酸铝315倍氯化铁25倍该产品具快速絮凝速度紧凑絮状物容量高活性快速沉淀速度快清晰水质净化水质符合国家饮水标准
浊度较高生活废水市政污水等聚硫酸铁具良浊度COD等废水处理效果
（1） 农业生产废水
需量机农药作物昆虫草程中量农药会产生量磷环境害该铝硫酸盐絮凝桥作允许机絮凝剂协作治疗含磷废水
(3)方面
述外聚合硫酸铝铁处理含油污水垃圾滤液方面具广阔应前景品水中微量元素含镉铅镉铜硫化物等等物质进行净化处理够具脱色功效外够进行供水净化工艺流程够工业水废弃水等等进行处理造纸厂印刷厂钢铁厂重金属厂等等厂房进行广泛应够做脱色消灭细菌重金属离子消沉降率强化 BOD显色性90％
115 重金属絮凝剂研究概述
重金属污染具连续性生态环境体健康非常害絮凝水处理方法体说普通高分子絮凝剂效重金属离子探索开发高效水处理剂絮凝金属吸附效果简化传统重金属废水处理具备定应价值[26]
116文选题意义容
1161 选题意义
实际工业废水环境污染越越严重重金属废水(镉铅汞铬)拥严重污染水环境危害类常见工业污染物保护类生存环境健康正寻求重金属废水处理方法开发处理重金属废水更高效实廉价方法目前处理水污染方法吸附法原法螯合沉淀法等等高分子絮凝剂价廉优点水处理领域应潜力日渐凸显治理水污染重金属离子吸附已高度重视机高分子絮凝剂成研发工作文机高分子聚合硫酸铝铁絮凝剂进行探索
(1)研究机高分子聚合硫酸铝铁絮凝剂合成工艺中影响素进行优化设计
(2)废弃水中重金属离子相关吸附工艺进行分析重途进行探讨
1162 容
废弃水中重金属离子相关吸附工艺进行分析讨金属离子浓度pH值金属离子吸附效果吸附性结构进行研究采扫描红外等表征手段观察聚合前结构变化金属离子吸附量聚合铝硫酸铁合成研究讨絮状物金属离子浓度反应温度吸附量影响确定佳条件探讨吸附离子阐明聚合硫酸铝铁重金属离子吸附机理
2 实验部分
21实验材料仪器
211聚合硫酸铝铁制备实验装置
图1 实验装置图
212 实验材料
药品
级
生产厂家
医药级铁粉
分析纯
国药集团化学试剂限公司
铝粉
分析纯
国药集团化学试剂限公司
硫酸
分析纯
廉江市廉化试剂限公司
磷酸
分析纯
天津市北方天医化学试剂厂
氢氧化钠
分析纯
汕头市西陇化工厂
氢氧化钙
分析纯
汕头市西陇化工厂
水碳酸钠
分析纯
国药集团化学试剂限公司
铅
分析纯
国药集团化学试剂限公司
硅酸
分析纯
国药集团化学试剂限公司
铜
分析纯
国药集团化学试剂限公司
213 仪器
仪器
生产厂家
精密电子天
电感祸合等离子体发射光谱仪
甘油油浴锅
南京科尔仪器设备限公司
X射线衍射仪
日理学电机株式会社
扫描电子显微镜
美国哈希公司
电动搅拌器
海标模具厂
马弗炉
海跃进医疗器械厂
傅立叶变换红外光谱仪
德国Bruker公司
22 聚合硫酸铝铁制备程
（1）成分分析表22示：
表22高铁铝土矿化学成分
成分
Al2O3
SiO2
MgO
CaO
Fe2O3
含量
242
302
00302
00115
459
（2） 800℃马弗炉中120目筛煅烧定量高铁铝土矿
（3） 40克铝土矿16moll硫酸定例放入500毫升烧杯中拌匀
（4）产品溶酸中加入定量碱性试剂催化剂60140℃甘油浴中水解45分钟反应65分钟
(5)闭油浴停止加热38时时效终固体聚硫酸铝
24 聚合物表征方法测定
241 红外表征(FTIR)
接枝聚物恒温干燥样品碾成粉末粉末样品干燥溴化钾粉末混合均匀研磨成片状采傅立叶变换红外光谱仪分析聚合物结构记录扫描4000cm400cm频率范围红外光谱图
图1 聚合硫酸铝铁红外光谱图
242 扫描电镜分析
扫描电子显微镜电光原理基础电子束电磁透镜极高放率光束光学透镜精细结构换成材料高铁铝土矿原料絮凝剂产品会溶解定量乙醇该溶液超声波均匀分散滴加铝箔纸干燥粘附试样夹通样品进行喷金处理根显微镜进行观察年根电子显微镜揭示絮凝剂部结构特性定程度提供种学絮凝性絮凝机理科学观察絮凝剂外部形态
图2 高铁铝土矿扫描电镜图：高铁铝土矿原料（×10000）
图3 聚合硫酸铝铁絮凝剂扫描电镜图：聚合硫酸铝铁（×500）
243 X射线衍射分析
采DMAX2500V x射线衍射仪预制材料成品晶体结构进行分析发现晶体原子散射电磁波相互干扰相互重叠定方增强减弱现象称衍射相应方称衍射方原子散射x射线力取决电子数量
图4 产品X射线衍射图谱
25 制备条件聚合硫酸铝铁影响
部分通单素实验(硫酸量硫酸浓度反应时间反应温度)制备PFS絮凝剂根碱浊度率条件制备聚合硫酸铝铁素影响响应程度确定确定佳工艺条件
251 硫酸量制备程影响
测试模拟高岭土水样浊度率产品质量(浊度约300 NTU)PAFS相条件等素调整量硫酸制备实验结果示图1：
硫酸量原料配
图5 硫酸量聚合硫酸铝铁产品性
面图中出合成硫酸量具硫酸铝聚合影响浊度率硫酸量定增加增加该盐碱度硫酸量增加显著降低确保该聚硫酸铁具定程度盐碱良絮凝效果必添加硫酸适量果加入太少硫酸A13 +Fe 3+水解反应更彻底终产品碱度产生沉淀稳定果加入硫酸Al2（SO4）3Fe2（SO4）形成3）反射概率增A13+Fe3 +降低水解概率硫酸铝硫酸铝聚合碱度减
图5中硫酸原料例121时高岭土废水浊度率达95碱度满足聚硫酸铝技术求
252 硫酸浓度制备程影响
通调整硫酸浓度等素制备系列环芳烃测试模拟高岭土水样浊度率产品质量(浊度约300 NTU)实验结果图6示
硫酸浓度（moll）
图6 硫酸浓度聚合硫酸铝铁产品性影响
实验结果表明着硫酸浓度增加浊度率定范围增加硫酸浓度高损失较运行环境产生利影响时高浓度H +会增加产品成浓硫酸进行改进产品基度急剧降图中出高铁矾土酸度硫酸系统获硫酸铁硫酸铝溶水硫酸铝硫酸铁硫酸硫酸铝硫酸铁中溶解度导致量晶体破坏硫酸浓度9摩尔浊度率达96％该产品质量
253 反应时间制备程影响
系列PAFS相条件等素调整硫酸浓度制备测试浊度率产品质量实验结果图7示：
图7 反应时间聚合硫酸铝铁产品性影响
图7出着反应时间增加产物浊度率逐渐增加反应时间105 min盐基度处缓状态浊度率增加合成中够观察时间值105min
254 反应温度制备程影响
相条件通调节反应温度合成环芳烃(PAHs)模拟高岭土废水浊度率产品质量进行测试实验结果图8示
反应温度（℃）
图8反应温度聚合硫酸铝铁产品性影响
通试验进行分析够发现温度酸溶解速率具定影响酸水解反应温度较高硫酸铁硫酸铝溶解度较缩短反应时间吸热反应需更低温度反应温度太低硫酸铁硫酸铝会形成量结晶影响续反应进行确定反应温度必条件示出述图中该产品浊度率逐渐反应温度增加增加温度达100℃高岭土模拟废水浊度率变化明显产品基础程度减潮流外反应温度越高消耗量越成越综合考虑实验室条件选择反应温度115℃左右佳
26 聚合硫酸铝铁絮凝剂重金属离子实验佳条件参数
261聚合硫酸铝铁投加量影响
10 ml容量瓶中加入1 ml浓度15 mg l含铜铅废水加入等量聚合硫酸铝铁通聚合物浓度变化控制絮凝剂量素进行恒定情况重金属离子含量率进行测试结果图9示
C（mgl）
图9 集合硫酸铝铁投加量金属离子率影响
够根述图片发现图出增加聚合硫酸铝铁金属离子率定范围呈现升趋势聚合硫酸铝铁量度增加会抑制絮凝剂水解作该图中出絮凝剂佳量1毫升含铅废水300毫克升1ml含铜废水加入350毫克升
262 PH值影响
条件相情况改变PH体系分调节PH值49计算金属离子率图10示：
PH
图10 PH吸附效果影响
图表明PH值越低重金属离子絮凝剂吸附效果越差pH值8时铜离子铅离子率高溶液酸度pH升程中明显减弱吸附力提高综合选择反应体系PH值定位8
3 结
文章中聚合硫酸铝铁絮凝剂佳试验条件进行设定例时间温度浓度等等参数重金属聚合硫酸铝铁离子重参数通投加量PH值确定出面结
(1)条件确定时硫酸量聚硫酸铁制备影响硫酸量增加述盐碱度浊度率提高硫酸量增加减硫酸原料12：1高岭土硫酸盐废水浊度率95碱满足聚硫酸铝技术求
(2)条件满足时硫酸浓度絮凝性产品质量定影响着硫酸浓度增加浊度率定范围增产品碱度急剧降硫酸浓度9 molhr时浊度率达96产品质量良
（3）类似条件反应温度反应时间絮凝性产品质量影响较着反应时间温度增加产物浊度率逐渐增反应时间105 min反应温度100℃产品盐基度呈降趋势产品性105分钟约100℃反应温度反应时间佳两种浊度率达9195
(4)聚合硫酸铝铁投加量重金属离子起着决定性作着投加量增加反应存抑制水解作投加量1ml含铅加入300 mg l1 ml含铜废水350 mg l时作率佳条件
(5)改变反应体系PH调节体系PH低絮凝效果越差提高PH值提升絮凝力重金属离子优条件PH8
参考文献
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题目： 高分子絮凝剂制备
重金属离子吸附性研究
摘
目：高分子絮凝剂处理污水中悬浮重金属离子
工业废水排放量逐渐增排入环境中重金属越越水体污染越越严重铬铜镍汞镉铊等极危害着生态环境体健康年重金属废水治理直研究热点机高分子絮凝剂研究开发应十年受国外水处理界广泛重视文研究处理重金属机高分子材料聚合硫酸铝铁絮凝剂合成材料进行表征讨水处理性材料制备影响素
硫酸铝硫酸铁原料通考察硫酸量硫酸浓度反应时间反应温度等工艺条件研究改善制备项素显著功效聚合硫酸铝铁合成出絮凝剂进行红外SEMXRD等表征判断反应程物质结构变化合成絮凝剂应含金属离子废水中观察絮凝剂量PH值等素实验研究优条件机高分子材料聚合硫酸铝铁重金属水处理中具广阔应前景
关键词：高分子絮凝剂硫酸铝硫酸铁重金属水处理
Abstract
Objective macromolecular flocculant was used to treat suspended heavy metal ions in sewage
The discharge of industrial wastewater is gradually increasing and more and more heavy metals are discharged into the environment and the water pollution is becoming more and more serious such as chromium copper nickel mercury cadmium thallium etc which greatly endangers the ecological environment and human health Therefore the treatment of heavy metal wastewater has been a research hotspot for many years The research development and application of inorganic macromolecular flocculants have received extensive attention in the field of water treatment at home and abroad in recent decades
The main raw materials are aluminum sulfate and iron sulfate through the investigation of sulfuric acid dosage sulfuric acid concentration reaction time reaction temperature and other technological conditions of improvement preparation of various factors significant effect of poly (aluminum sulfate) iron The flocculant was characterized by ir SEM XRD etc The flocculant was applied to the wastewater containing metal ions Under the optimal conditions of this experiment the inorganic polymer material polyaluminum ferric sulfate has a broad application prospect in the water treatment of heavy metals
Key words：Polmyer Flocculant HeavyMetal aluminum sulfateferric sulfate
WaterTreatment
目录
摘 I
Abstract II
1 绪 1
11机高分子水处理絮凝剂 1
111机高分子絮凝剂研究历程 1
112 机高分子絮凝剂分类 2
113 机高分子絮凝剂合成方法 4
114 机高分子絮凝剂应 5
115文选题意义容 7
2 实验部分 8
21实验仪器试剂 8
211聚合硫酸铝铁制备实验装置 8
212 实验仪器 8
213 试剂 9
22 制备方法 9
24 聚合物表征方法测定 10
241 红外表征(FTIR) 10
242 扫描电镜分析 10
243 X射线衍射分析 11
25 制备聚合硫酸铝铁工艺条件影响 11
251 制备程硫酸量影响 11
252 硫酸浓度制备程影响 12
253 反应时间制备程影响 13
254 反应温度制备程影响 13
3 结 14
31合成工艺条件聚合物产品性影响 14
311反应温度影响 14
312 Fe／AI摩尔影响 15
32 聚合硫酸铝铁金属离子佳吸附条件确定 15
33 絮凝剂吸附金属离子测定条件 16
34 絮凝剂金属离子等温吸附研究 16
参考文献 16
致 谢 18
1 绪
11机高分子水处理絮凝剂
111机高分子絮凝剂研究历程
世纪六十年代开始讲进行水处理剂机高分子絮凝剂传统铁盐铝盐等等基础进行创新相较传统絮凝剂新型絮凝剂成低提高絮凝效率适应性相应低产量低应已成项迅速发展科学技术机高分子聚合硫酸铝铁相较程中研究重金属离子吸附沉积物处理水程体积较沉降速度单聚合硫酸铝聚合硫酸铁更快复合絮凝剂相聚合时具性稳定存储时间较长言成种应较广泛絮凝剂[2]
国目前已国外机高分子絮凝剂相关领域进行研究通研究取定进展高分子相较低分子更絮凝效果已广泛城市污水工业废水水富营养化供水处理[3]年国高分子絮凝剂类型生产提高相关规模进行增[4]机高分子絮凝剂市场占率已达80利国基国情利现铝铁盐资源进行聚合研制出具良絮凝效果机絮凝剂程中逐渐掌握独特合成方法特点利种资源进行合成生产现数十项专利
112 机高分子絮凝剂分类
机絮凝剂言类型较类型言具物质类组成[5]够应现状够进行两种类型铝盐铁盐前者中应较广泛硫酸亚铁氯化铁[6]具点简单量济等等[7]
铁铝盐成分中较常见常见含铝机絮凝剂PACPSC等均属铝系类似铁系机絮凝剂含铁盐PAFPSF等聚合物含硅酸盐聚合机絮凝剂聚硅酸铁聚硅酸铝等属聚硅酸盐类种分类较笼统般情况根表格11分类
表11 种类表[8]
种类
组分
阳离子型
聚合氯化铝
聚合硫酸铝
聚合磷酸铝
聚合磷酸铁
聚合氯化铁
聚合硫酸铁
阴离子型
活化硅酸
聚合硅酸
机复合型
聚合氯化铝铁
聚合硫酸铝铁
聚合硅酸铝
聚合硅酸铁
聚合硅酸铝铁
聚合磷酸铝
机机复合型
聚合铝聚丙烯酰胺
聚合铁聚丙烯酰胺
聚合铁甲壳素
聚合铁甲壳素
聚合铝阳离子机高分子
聚合铝阳离子机高分子
1121阳离子型机高分子絮凝剂
应表广泛絮凝剂阳离子机高分子絮凝剂目前占定市场销售额具相成熟科技技术絮凝剂聚合氯化铝应中高净化效率利率高[9]
（1）盐系阳离子型机高分子絮凝剂
铝盐开发较早硫酸铝生产出第种絮凝剂广泛情节饮水工业水方面发挥着重作作机理溶水水解生成碱性盐氢氧化铝具水中聚合溶胶力净化污水
氯化铝硫酸铝铝盐作机制类似氯化铝应含油污水含氟污水处理综述铝盐絮凝剂更水处理降水速率越慢流速越快泥沙体积越净水效果越铝盐系统缺点容易造成二次污染水净化方法[10]
(2)铁盐系阳离子型机高分子絮凝剂
初始处理中铁盐作铝盐代品铁盐体系絮凝程会造成二次污染硫酸铁絮凝效果受盐碱度影响较硫酸铁影响着氯化铁絮凝效果絮凝沉淀形成速度迅速稳定性较差段时间容易形成沉淀
铁盐系列铝盐系列相似定处理含铁酸溶液废渣高分子絮凝剂合成程中色金属必须氧化
1122 阴离子型机高分子絮凝剂
阴离子絮凝剂水处理中应始20世纪二三十年代重絮凝体沉降速度快低浊水低温条件处理效果良活化硅酸聚合硅酸国外研究中报道然硅酸化学性质稳定长期存放必须现降低实价值般说阴离子絮凝剂具较弱电中性目前作助凝剂稳定性废水处理中激活硅酸阴离子性质程度限制应[11]
1123复合型机高分子絮凝剂
两种更种单组分凝结剂进行化学反应形成种高分子量聚物复合材料仅发挥优点克服单组分凝结剂缺点聚合程度增强种改进产生显著协作凝结剂助剂少数混合制剂严格说应该称混合凝固剂[12]具点成高铁盐铝盐中点相两者进行聚合形成复合型絮凝剂羟基化程度提高聚合铁铝形成高度聚合复合型制剂克服水处理中残留铝问题[13]复该合型絮凝剂具够絮凝效果增加泥浆掺量减少特点
1123机机高分子絮凝剂复合
机高分子絮凝剂水处理成分复杂效细悬浮颗粒[14]然产生絮凝体机聚合物产生絮凝体机絮凝剂量目前少机絮凝剂量絮凝速度机絮凝剂速度更快机聚合物絮凝剂降解毒产品合成产品价格较高目前机高分子絮凝剂联合机聚合物絮凝剂机盐存电荷污染物促进[15]
113 机高分子絮凝剂合成方法
(1)铝盐体系合成
氯化铝聚合言原料进行合成原料制备方式原料中含氧化铝类似物氧化铝物质通常采氧化铝方法生产程分两步骤第步骤粉碎煅烧酸溶解通相应方法氯化铝结晶聚合固化热解获取聚氯化铝[16]原料氯化铝进行聚氯化铝具种方式：第种电化学第二种中第三种热分解法[17]合成程中加入稳定剂提高产品质量
（2） 铁盐体系合成
聚合硫酸铁聚合方法越越样化生产原料合成方法什生产原料基础氧化方法处理果原料废铁铁矿石盐酸氧化亚铁离子定条件溶解通控制应范围盐酸制造聚合氯化铁具碱基度钢废液原料氯化铁需加入催化剂稳定合成[1820]
（3） 复合体系合成
铝铁聚硫酸铁制备中原料物质含定量铝铁原料聚硫酸铁制备
114 机高分子絮凝剂应
现类生活质量陷入困境开始研究机高分子絮凝剂处理类生活城市生产工业废水污水中悬浮固体通吸附电中类似方法机高分子絮凝剂重金属离子吸附着作絮凝够做8095悬浮固体颗粒物6595溶物性物质够COD值进行减少[21]外够数病毒微生物够排入污泥中实施消毒灭菌等等环节言水进行絮凝程非常重环境工作中起越越作[22]
1141 聚合硫酸铝铁
聚合硫酸铝铁（简称 PAFS PFAS）称聚硫酸铝复合硫酸铝[ Al( OH) nSO4] m[ Fe2( OH) nSO4]构成 传统聚合硫酸铝聚合硫酸铁进行研发出机高分子絮凝剂[23]年国研究热点铝盐发明絮凝剂铁盐水净化效果安全害具量少高速率应范围广优点普通水处理中铁盐较昂贵处理水质变黄铝盐容易产生铝残余物体造成定损害位次开展铁铝复合絮凝剂研究聚合硫酸铝盐聚合硫酸铁处理水程中具体积沉积物析出速度单组分快聚合硫酸铝铁特性相稳定存储时间相较长已成种应广泛铝铁絮凝剂
铝离子铁离子发生絮凝原氯离子铁离子水中部分水解成正电荷硫酸根阴离子三价铝铁盐光碱形式容易水解存酸性范围正离子存负离子形式增加聚合铝铁盐聚合度碱性范围正电荷增加加速聚合物[24]铝铁离子水解处理水中加入铝盐铁盐水中产生量阳离子聚合反应显著降低酸性体形成水浊度具较分子量桥结构形式具强力吸附带负电强吸附水悬浮胶体颗粒形成光絮凝体[25]
1142聚合硫酸铝铁处理污水优点：
（1）工业废水城市生活污水
净化饮水净化效果硫酸铝315倍氯化铁25倍该产品具快速絮凝速度紧凑絮状物容量高活性快速沉淀速度快清晰水质净化水质符合国家饮水标准
浊度较高生活废水市政污水等聚硫酸铁具良浊度COD等废水处理效果
（1） 农业生产废水
需量机农药作物昆虫草程中量农药会产生量磷环境害该铝硫酸盐絮凝桥作允许机絮凝剂协作治疗含磷废水
(3)方面
述外聚合硫酸铝铁处理含油污水垃圾滤液方面具广阔应前景品水中微量元素含镉铅镉铜硫化物等等物质进行净化处理够具脱色功效外够进行供水净化工艺流程够工业水废弃水等等进行处理造纸厂印刷厂钢铁厂重金属厂等等厂房进行广泛应够做脱色消灭细菌重金属离子消沉降率强化 BOD显色性90％
115 重金属絮凝剂研究概述
重金属污染具连续性生态环境体健康非常害絮凝水处理方法体说普通高分子絮凝剂效重金属离子探索开发高效水处理剂絮凝金属吸附效果简化传统重金属废水处理具备定应价值[26]
116文选题意义容
1161 选题意义
实际工业废水环境污染越越严重重金属废水(镉铅汞铬)拥严重污染水环境危害类常见工业污染物保护类生存环境健康正寻求重金属废水处理方法开发处理重金属废水更高效实廉价方法目前处理水污染方法吸附法原法螯合沉淀法等等高分子絮凝剂价廉优点水处理领域应潜力日渐凸显治理水污染重金属离子吸附已高度重视机高分子絮凝剂成研发工作文机高分子聚合硫酸铝铁絮凝剂进行探索
(1)研究机高分子聚合硫酸铝铁絮凝剂合成工艺中影响素进行优化设计
(2)废弃水中重金属离子相关吸附工艺进行分析重途进行探讨
1162 容
废弃水中重金属离子相关吸附工艺进行分析讨金属离子浓度pH值金属离子吸附效果吸附性结构进行研究采扫描红外等表征手段观察聚合前结构变化金属离子吸附量聚合铝硫酸铁合成研究讨絮状物金属离子浓度反应温度吸附量影响确定佳条件探讨吸附离子阐明聚合硫酸铝铁重金属离子吸附机理
2 实验部分
21实验材料仪器
211聚合硫酸铝铁制备实验装置
图1 实验装置图
212 实验材料
药品
级
生产厂家
医药级铁粉
分析纯
国药集团化学试剂限公司
铝粉
分析纯
国药集团化学试剂限公司
硫酸
分析纯
廉江市廉化试剂限公司
磷酸
分析纯
天津市北方天医化学试剂厂
氢氧化钠
分析纯
汕头市西陇化工厂
氢氧化钙
分析纯
汕头市西陇化工厂
水碳酸钠
分析纯
国药集团化学试剂限公司
铅
分析纯
国药集团化学试剂限公司
硅酸
分析纯
国药集团化学试剂限公司
铜
分析纯
国药集团化学试剂限公司
213 仪器
仪器
生产厂家
精密电子天
电感祸合等离子体发射光谱仪
甘油油浴锅
南京科尔仪器设备限公司
X射线衍射仪
日理学电机株式会社
扫描电子显微镜
美国哈希公司
电动搅拌器
海标模具厂
马弗炉
海跃进医疗器械厂
傅立叶变换红外光谱仪
德国Bruker公司
22 聚合硫酸铝铁制备程
（1）成分分析表22示：
表22高铁铝土矿化学成分
成分
Al2O3
SiO2
MgO
CaO
Fe2O3
含量
242
302
00302
00115
459
（2） 800℃马弗炉中120目筛煅烧定量高铁铝土矿
（3） 40克铝土矿16moll硫酸定例放入500毫升烧杯中拌匀
（4）产品溶酸中加入定量碱性试剂催化剂60140℃甘油浴中水解45分钟反应65分钟
(5)闭油浴停止加热38时时效终固体聚硫酸铝
24 聚合物表征方法测定
241 红外表征(FTIR)
接枝聚物恒温干燥样品碾成粉末粉末样品干燥溴化钾粉末混合均匀研磨成片状采傅立叶变换红外光谱仪分析聚合物结构记录扫描4000cm400cm频率范围红外光谱图
图1 聚合硫酸铝铁红外光谱图
242 扫描电镜分析
扫描电子显微镜电光原理基础电子束电磁透镜极高放率光束光学透镜精细结构换成材料高铁铝土矿原料絮凝剂产品会溶解定量乙醇该溶液超声波均匀分散滴加铝箔纸干燥粘附试样夹通样品进行喷金处理根显微镜进行观察年根电子显微镜揭示絮凝剂部结构特性定程度提供种学絮凝性絮凝机理科学观察絮凝剂外部形态
图2 高铁铝土矿扫描电镜图：高铁铝土矿原料（×10000）
图3 聚合硫酸铝铁絮凝剂扫描电镜图：聚合硫酸铝铁（×500）
243 X射线衍射分析
采DMAX2500V x射线衍射仪预制材料成品晶体结构进行分析发现晶体原子散射电磁波相互干扰相互重叠定方增强减弱现象称衍射相应方称衍射方原子散射x射线力取决电子数量
图4 产品X射线衍射图谱
25 制备条件聚合硫酸铝铁影响
部分通单素实验(硫酸量硫酸浓度反应时间反应温度)制备PFS絮凝剂根碱浊度率条件制备聚合硫酸铝铁素影响响应程度确定确定佳工艺条件
251 硫酸量制备程影响
测试模拟高岭土水样浊度率产品质量(浊度约300 NTU)PAFS相条件等素调整量硫酸制备实验结果示图1：
硫酸量原料配
图5 硫酸量聚合硫酸铝铁产品性
面图中出合成硫酸量具硫酸铝聚合影响浊度率硫酸量定增加增加该盐碱度硫酸量增加显著降低确保该聚硫酸铁具定程度盐碱良絮凝效果必添加硫酸适量果加入太少硫酸A13 +Fe 3+水解反应更彻底终产品碱度产生沉淀稳定果加入硫酸Al2（SO4）3Fe2（SO4）形成3）反射概率增A13+Fe3 +降低水解概率硫酸铝硫酸铝聚合碱度减
图5中硫酸原料例121时高岭土废水浊度率达95碱度满足聚硫酸铝技术求
252 硫酸浓度制备程影响
通调整硫酸浓度等素制备系列环芳烃测试模拟高岭土水样浊度率产品质量(浊度约300 NTU)实验结果图6示
硫酸浓度（moll）
图6 硫酸浓度聚合硫酸铝铁产品性影响
实验结果表明着硫酸浓度增加浊度率定范围增加硫酸浓度高损失较运行环境产生利影响时高浓度H +会增加产品成浓硫酸进行改进产品基度急剧降图中出高铁矾土酸度硫酸系统获硫酸铁硫酸铝溶水硫酸铝硫酸铁硫酸硫酸铝硫酸铁中溶解度导致量晶体破坏硫酸浓度9摩尔浊度率达96％该产品质量
253 反应时间制备程影响
系列PAFS相条件等素调整硫酸浓度制备测试浊度率产品质量实验结果图7示：
图7 反应时间聚合硫酸铝铁产品性影响
图7出着反应时间增加产物浊度率逐渐增加反应时间105 min盐基度处缓状态浊度率增加合成中够观察时间值105min
254 反应温度制备程影响
相条件通调节反应温度合成环芳烃(PAHs)模拟高岭土废水浊度率产品质量进行测试实验结果图8示
反应温度（℃）
图8反应温度聚合硫酸铝铁产品性影响
通试验进行分析够发现温度酸溶解速率具定影响酸水解反应温度较高硫酸铁硫酸铝溶解度较缩短反应时间吸热反应需更低温度反应温度太低硫酸铁硫酸铝会形成量结晶影响续反应进行确定反应温度必条件示出述图中该产品浊度率逐渐反应温度增加增加温度达100℃高岭土模拟废水浊度率变化明显产品基础程度减潮流外反应温度越高消耗量越成越综合考虑实验室条件选择反应温度115℃左右佳
26 聚合硫酸铝铁絮凝剂重金属离子实验佳条件参数
261聚合硫酸铝铁投加量影响
10 ml容量瓶中加入1 ml浓度15 mg l含铜铅废水加入等量聚合硫酸铝铁通聚合物浓度变化控制絮凝剂量素进行恒定情况重金属离子含量率进行测试结果图9示
C（mgl）
图9 集合硫酸铝铁投加量金属离子率影响
够根述图片发现图出增加聚合硫酸铝铁金属离子率定范围呈现升趋势聚合硫酸铝铁量度增加会抑制絮凝剂水解作该图中出絮凝剂佳量1毫升含铅废水300毫克升1ml含铜废水加入350毫克升
262 PH值影响
条件相情况改变PH体系分调节PH值49计算金属离子率图10示：
PH
图10 PH吸附效果影响
图表明PH值越低重金属离子絮凝剂吸附效果越差pH值8时铜离子铅离子率高溶液酸度pH升程中明显减弱吸附力提高综合选择反应体系PH值定位8
3 结
文章中聚合硫酸铝铁絮凝剂佳试验条件进行设定例时间温度浓度等等参数重金属聚合硫酸铝铁离子重参数通投加量PH值确定出面结
(1)条件确定时硫酸量聚硫酸铁制备影响硫酸量增加述盐碱度浊度率提高硫酸量增加减硫酸原料12：1高岭土硫酸盐废水浊度率95碱满足聚硫酸铝技术求
(2)条件满足时硫酸浓度絮凝性产品质量定影响着硫酸浓度增加浊度率定范围增产品碱度急剧降硫酸浓度9 molhr时浊度率达96产品质量良
（3）类似条件反应温度反应时间絮凝性产品质量影响较着反应时间温度增加产物浊度率逐渐增反应时间105 min反应温度100℃产品盐基度呈降趋势产品性105分钟约100℃反应温度反应时间佳两种浊度率达9195
(4)聚合硫酸铝铁投加量重金属离子起着决定性作着投加量增加反应存抑制水解作投加量1ml含铅加入300 mg l1 ml含铜废水350 mg l时作率佳条件
(5)改变反应体系PH调节体系PH低絮凝效果越差提高PH值提升絮凝力重金属离子优条件PH8
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