聚合硫酸铁的制备及改性研究
聚合硫酸铁以其优良的絮凝性能为人们所关注,制备工艺简单、成本低廉的PFS产品具有重要意义。
以七水硫酸亚铁、硫酸为原料,以氯酸钠为氧化剂制备了液体PFS、固体PFS和Mn2+改性固体PFS,并研究了其对工业废水的处理特性。
采用空气-氧化剂联合氧化法制备了液体PFS,研究了投料比、溶液pH和反应温度对液体PFS产品质量的影响。
在印染废水处理实验中,液体PFS投加量为146 mg·L-1时,COD去除率为65.2%,浊度去除率为91.4%。
考察了原料配比、反应温度、反应时间、时效处理和固化温度对固体PFS性质的影响,得到了制备固体PFS的优化条件。
相比液体PFS蒸发法,该工艺可节约能量2331kJ·kg-1。
在涂料废水处理实验中,固体PFS投加量为100 mmg·L-1时,COD去除率为82.1%,浊度去除率达98.3%。
将Mn2+引入PFS,制备了改性聚合硫酸铁,研究了原料配比、和反应温度对其絮凝性能的影响,得到了优化工艺条件:绿矾27.8g,硫酸锰8.45g,硫酸1.5ml,反应温度50℃。
在处理印染废水、涂料废水和造纸废水的实验中,比较了改性固体PFS与未改性固体PFS的絮凝性能,絮凝剂在上述三种废水中投加量分别为150mg·L-1、100mg·L-1和150mg·L-1时,改性固体PFS的COD去除率分别为71.3%、87.6%和73.7%,浊度去除率分别为96.5%、99.7%和91.3%;未改性固体PFS处理印染废水和水性涂料废水时,COD去除率分别为65.8%和82.1%,浊度去除率分别为93.1%和98.3%。
结果表明,改性固体PFS絮凝性能优于固体PFS,对印染废水、水性涂料废水和造纸废水都有较好的絮凝效果。
研究了填料塔工艺制备聚合硫酸铁的实验过程,考察了反应温度、催化剂用量、亚铁初始浓度、氧气用量、硫酸用量等因素对Fe~(2+)氧化速率及催化剂催化指数的影响,获得了质量较好的聚合硫酸铁产品;对该产品进行了分子形态学的分析,借助傅立叶红外光谱图、X射线衍射谱图、扫描电镜照片及透射电镜照片观察了聚合硫酸铁产品的结构与形貌;并进一步考察了本论文合成聚合硫酸铁产品的混凝性能。
通过填料塔工艺制备硫酸铁的实验过程研究,得到以下结论:
研究了填料塔工艺合成聚合硫酸铁的实验过程。
其中反应温度与催化剂浓度是亚铁氧化速率及催化指数的主要影响因素。
进一步的连续操作实验表明:经过240~300 min连续实验得到符合国家标准的聚合硫酸铁产品。
研究了聚合硫酸铁产品中铁的分子形态。
采用Fe-Ferron逐时络合比色法测定了不同形态铁的含量,借助傅立叶红外光谱、X射线衍射仪器分析手段与扫描电镜、透射电镜等电镜分析表征手段观察了聚合硫酸铁的结构与形貌,结果显示:填料塔工艺合成的聚合硫酸铁产品为含有少量晶体的无定型态产品。
填料塔工艺
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