聚磷硫酸铁的制备、形态及应用研究

摘要

论文利用PO43-插入聚合硫酸铁分子簇的网络结构中可增加桥连作用的特性，在已制备的PFS溶液中引入PO43-，提高其絮凝能力。实验采用单因素法确定聚磷硫酸铁絮凝剂的最佳合成条件，即在PO43-/Fe摩尔比为0.3、反应温度为80℃、反应时间为60min和碱化度为0.2时合成的絮凝剂絮凝性能优异和稳定性较好；并用正交实验研究了各因素之间的相互影响关系，研究表明：PO43-/Fe摩尔比对聚磷硫酸铁絮凝剂的性能影响最大。
　　 絮凝过程中，无机絮凝剂发生水解生成絮凝体，絮凝体以架桥、卷扫吸附、网捕、电中和等作用去除水体中污染物,这些都与絮凝剂在溶液中的形态有关。由于改性后的复合絮凝剂PPFS具有较好的絮凝性和稳定性，所以可以用来研究其形态。试验运用了Fe－Ferron逐时络合比色法、紫外分光光度法、红外光谱分析法以及X—射线衍射法研究聚磷硫酸铁絮凝剂中铁的形态。
　　 Fe－Ferron逐时络合比色法研究表明：聚磷硫酸铁絮凝剂中Fec形态较多，Fea和Feb含量相对较少，随熟化时间的延长，Fea和Feb含量都下降而Fec含量有所增大，但是当熟化时间为5d后三种形态的变化不大。
　　 紫外分光光度法表明：聚磷硫酸铁絮凝剂中各种铁形态都存在；不同条件下合成的絮凝剂在200～400nm范围内基本没有什么区别，而只是在400～500nm范围内有所不同。
　　 红外光谱分析法研究表明： PPFS在波数为900～1200cm-1峰形的变化比较明显，这些峰可能为Fe—OH—Fe或Fe—PO4的振动，这说明PFS中的水解络合铁离子可能与共存的磷酸根发生了反应生成Fe—PO4。因此，PPFS是不同于PFS复合絮凝剂。
　　 通过X－射线衍射分析可知，PPFS中主要Fe4.67(SO4)6(OH)2·20H2O、FeHSO4·4H2O、Na2HPO4·2H2O等物质存在。表明Na2HPO4与PFS作用复杂，因此，Na2HPO4与PFS反应产物不能简单称之为聚磷硫酸铁，而是含磷聚合硫酸铁。
　　 在已制得聚磷硫酸铁絮凝剂的基础上，探索利用该复合絮凝剂处理生活污水和去除池塘水藻类的有效条件，优化条件。
　　 在使用PPFS对生活污水进行处理的实验中，研究了PPFS的n（PO43-）/n（Fe）、PPFS的碱化度、PPFS 药剂投加量及污水的pH值对生活污水COD和浊度去除率等的影响。实验结果表明：在中性和偏碱性的条件下，尤其是pH值在7－8之间，磷铁比为0.3碱化度为0.2的PPFS产品在投加量为70mg/L时，絮凝性能和各项指标的处理效果最好。比较了PPFS与PFS处理生活污水的效果。此外，还探讨了PPFS在TP去除方面的性能。
　　 在使用PPFS去除池塘水中藻类的实验中，研究了PPFS药剂投加量和水体的pH值对池塘水藻类去除率的影响。实验结果表明：pH值在6－9之间PPFS对藻类的去除率可达98％以上。PPFS在除藻方面所需要的药剂投加量很少，其投加量在50mg/L以内的藻类去除率都比较高，可达97％以上，且在30mg/L时去除效果达到最好，可达98％以上。同时也比较了PPFS与PFS在藻类去除方面的效果。

目录

文摘

英文文摘

1 绪 论

2 絮凝理论及絮凝过程影响因素

3 聚磷硫酸铁的制备

4 聚磷硫酸铁絮凝剂的形态研究

5 聚磷硫酸铁的应用

6 结论与展望

致谢

参考文献

附录