赤泥制备聚合氯化铝铁絮凝剂工艺条件及应用研究

摘要

本文以广西某铝厂的拜耳法赤泥为主要原料,在一定温度下用盐酸浸出赤泥中的铁、铝,继而加入稳定剂、氧化剂进行水解聚合,并加入碱化剂调节其碱化度,制得无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁。分析研究了聚合氯化铝铁在酸溶和水解聚合阶段的制备工艺条件和形貌特征,并分析比较了自制聚合氯化铝铁在不同水质条件下的絮凝性能。实验结论如下:
　　(1)在盐酸浸出赤泥中铁、铝的工艺阶段,单因素实验及正交实验结果表明:赤泥是否焙烧及焙烧温度对铁、铝的浸出率影响不大,酸浸工艺条件中浸出率影响因子大小依次为盐酸浓度>反应时间>液固比>反应温度;盐酸浸出赤泥中铁、铝的最佳工艺条件是盐酸浓度为9mo l/L、反应温度为1000C,反应液固比7:1,反应时间2h。此时铁、铝浸出率最大,分别为96.13％和30.69%。通过电镜及x-射线衍射分析可知,经过盐酸浸出,赤泥可溶性金属盐被大量溶出,赤铁矿矿物相已基本消失,赤泥的微观形貌由团粒状转变为层架状结构。
　　(2)在水解聚合工艺阶段,氧化剂的使用会更有利于铁的水解聚合,适用氧化法工艺,且先加入稳定剂、再加入氧化剂的工艺流程更有利于制备出高稳定性的聚合氯化铝铁。利用高岭土悬浊液对产品进行混凝性能测试,结果表明制备聚合氯化铝铁的最佳工艺条件是:P/Fe为0.08,[H2O2]/[Fe2+]为1.2的双氧水溶液作为氧化剂,碱化度为1.4,陈化时间10天。在此条件下制得的聚合氯化铝铁对高岭土悬浊液的浊度去除率可达到95.4%。
　　(3)通过Ferron逐时络合比色法研究了不同工艺条件对聚合氯化铝铁中铁形态分布的影响,研究表明:P/Fe的增大能显著的增强聚合氯化铝铁的稳定性;改变[H2O2]/[Fe2+]对聚铁溶液中铁的形态分布影响较小;碱化度大于1.4时会增强中聚态的Feb向高聚态Fec的转化趋势,降低聚合氯化铝铁稳定性及絮凝效能;产品的性能在20天内可保持一定的稳定性,随着陈化时间的延长,游离态F ea和中聚态F eb形态随着时间慢慢向高聚态F ec方向转化,絮凝性能降低。
　　(4)将自制絮凝剂应用于处理生活污水、暴雨洪水、湖塘废水和木薯淀粉废水。实验表明,自制絮凝剂对于浊度较大的暴雨洪水浊度去除率可达到99%以上,对于浊度较小的木薯淀粉废水、湖塘废水、生活污水浊度去除率仍可达到90%以上,与市售絮凝剂PAC、氯化铁絮凝效果相当;对生活污水中COD的去除率可达到50%以上,和氯化铁对COD的去除效果相当,略低于絮凝剂PAC对污水COD的去除效果。

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第一章 绪论

1. 1 絮凝剂的国内外研究现状

1. 2 聚合氯化铁的发展现状

1. 3 聚合氯化铁制备过程理论研究进展

1. 4 聚合氯化铁在处理实际废水中的应用研究

1. 5 赤泥的研究应用现状

1. 6 选题的研究意义、目的与内容

第二章 实验材料、原理与方法

2. 1 实验设备与试剂

2. 2 研究方法

2. 3 性能及形态表征方法

第三章 盐酸浸出赤泥中铁、铝的工艺条件研究

3. 1 实验部分

3. 2 单因素实验结果及讨论

3. 3 正交优化试验结果及讨论

3. 4 表征结果分析

3. 5 盐酸浸出赤泥中铁的动力学研究

3. 6 本章小结

第四章 聚合氯化铝铁制备工艺及铁形态研究

4. 1 聚合氯化铝铁制备工艺流程研究

4. 2 聚合氯化铝铁制备工艺条件研究

4. 3 本章小结

第五章 赤泥制聚合氯化铝铁的应用研究

5. 1 实验用水水质分析

5. 2 实验用絮凝剂

5. 3 实验内容

5. 4 实验结果分析及讨论

5. 5 自制絮凝剂聚合氯化铝铁的经济可行性分析及展望

5. 6 本章小结

第六章 结论与建议

6. 1 结论

6. 2 展望

参考文献

致谢

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