脱硅污泥制备聚合氯化铁絮凝剂及其改性实验研究

发布时间：2017-08-24 14:47

  本文关键词：脱硅污泥制备聚合氯化铁絮凝剂及其改性实验研究

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【摘要】：本课题旨在对目前脱硅污泥回收及利用现状进行深入考察的基础上,利用某钢铁公司废盐酸再生生产线所产生的脱硅污泥为原料。采取酸溶、氧化、聚合等工艺制取聚合氯化铁(PFC)絮凝剂。在制取PFC的基础上加入凹凸棒土,对PFC进行改性,从中选取最合适的改性方案,制备了絮凝性能更加优越的改性PFC絮凝剂。首先将脱硅污泥与废盐酸在一定温度、时间等条件下进行反应。利用废盐酸中的盐酸溶出脱硅污泥中的铁元素。溶出的铁加上废盐酸中自带的铁离子,就可以形成丰富Fe3+、Fe2+含量的混合液,该过程称之为酸溶反应。通过单因素实验和正交实验结果可以确定酸溶过程的最佳工艺条件是：搅拌速度为150r/min,废盐酸浓度为0.55mol/L,酸溶温度为40℃,酸溶时间为20min,脱硅污泥与废酸质量比为0.2,在此条件下可以得到铁回收率为98.5%。使用过硫酸铵((NH4)2S2O8)作为氧化剂,将Fe2+氧化为Fe3+,得到富含Fe3+的溶液。在该过程中控制反应温度介于60～70℃之间,时间为15～20min,氧化率可达100%。最后通过投加氢氧化钠(NaOH)溶液,调整PFC的碱化度。通过实验确定PFC的制备条件是：碱化度为0.2,聚合温度为40℃,熟化时间为3.0h。而改性PFC絮凝剂的制备就是在脱硅污泥酸溶过程中加入凹凸棒土,其余制备方法与PFC的制备类似。通过实验确定改性PFC的制备条件是：碱化度为0.25,聚合温度为40℃,熟化时间为3.0h,凹凸棒土与脱硅污泥质量比为1.0。将制备的PFC与改性PFC絮凝剂产品应用到焦化废水的处理中。通过絮凝实验得知,PFC的色度去除效果要略优于改性PFC,它们对色度的去除率分别为51.14%、49.53%。COD的去除率则是改性PFC高于PFC,分别达到78.33%、57.75%。本文还通过X-射线荧光光谱分析、X-射线衍射分析、扫描电镜分析、能谱半定量分析、红外光谱分析这些表征方法对样品的结构进行了初步探讨研究。
【关键词】：脱硅污泥 聚合氯化铁(PFC) 改性PFC 废盐酸 凹凸棒土
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 引言10-12
• 1.1.1 脱硅污泥的产生10-11
• 1.1.2 脱硅污泥的危害11
• 1.1.3 脱硅污泥的组成及利用11-12
• 1.2 絮凝剂的定义及分类12-13
• 1.3 絮凝剂发展简史与海内外研究近况13-18
• 1.3.1 传统无机盐絮凝剂14
• 1.3.2 无机高分子絮凝剂14-16
• 1.3.3 有机高分子絮凝剂16-17
• 1.3.4 微生物絮凝剂17-18
• 1.4 聚合氯化铁(PFC)的概况18-20
• 1.4.1 聚合氯化铁(PFC)的发展简介18
• 1.4.2 聚合氯化铁(PFC)的制备方法18-19
• 1.4.3 改性聚合氯化铁(PFC)19-20
• 1.5 研究内容和意义20-22
• 1.5.1 研究内容20-21
• 1.5.2 研究意义21-22
• 2 实验材料、原理与方法22-37
• 2.1 实验设备、试剂以及装置22-25
• 2.1.1 实验设备22-23
• 2.1.2 实验试剂23
• 2.1.3 实验装置23-25
• 2.2 实验原材料25
• 2.3 实验原理25-28
• 2.3.1 酸溶原理25-26
• 2.3.2 PFC制备原理26-27
• 2.3.3 改性PFC制备原理27-28
• 2.4 实验测试与评价方法28-30
• 2.4.1 Fe~(2+)、Fe~(3+)浓度的测定28-29
• 2.4.2 废酸浓度的测定29
• 2.4.3 铁回收率的计?29
• 2.4.4 COD去除率的计算29-30
• 2.5 产品性能测试及表征方法30-37
• 2.5.1 焦化废水的烧杯絮凝实验30-32
• 2.5.2 全铁含量测定32
• 2.5.3 Fe~(2+)含量测定32-33
• 2.5.4 氧化铝含量测定33-34
• 2.5.5 碱化度测定34-35
• 2.5.6 扫描电镜(SEM)分析35
• 2.5.7 X-射线衍射(XRD)分析35
• 2.5.8 X-射线荧光光谱(XRF)分析35-36
• 2.5.9 红外光谱分析(FT-IR)36-37
• 3 酸溶实验的工艺条件研究37-49
• 3.1 实验方法37
• 3.2 单因素结果与讨论37-41
• 3.2.1 搅拌速度对铁回收的影响37-38
• 3.2.2 酸溶温度对铁回收的影响38-39
• 3.2.3 酸溶时间对铁回收的影响39-40
• 3.2.4 脱硅污泥与废盐酸质量比对铁回收的影响40
• 3.2.5 废盐酸浓度对铁回收的影响40-41
• 3.3 正交实验结果及讨论41-43
• 3.4 表征结果分析43-48
• 3.4.1 扫描电镜(SEM)分析43-44
• 3.4.2 能谱(EDS)半定量分析44-47
• 3.4.3 X-射线衍射(XRD)分析47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 4 絮凝剂的制备工艺条件及废水处理实验研究49-62
• 4.1 PFC制备方法49-50
• 4.1.1 PFC制备的工艺流程图49
• 4.1.2 制备步骤49-50
• 4.1.3 工艺说明50
• 4.2 PFC的制备工艺条件研究50-53
• 4.2.1 聚合温度对PFC性能的影响51
• 4.2.2 熟化时间对PFC性能的影响51-52
• 4.2.3 碱化度对PFC性能的影响52-53
• 4.3 PFC的理化指标53
• 4.4 改性PFC的制备方法53
• 4.5 改性PFC的制备工艺条件研究53-56
• 4.5.1 聚合温度对改性PFC性能的影响53-54
• 4.5.2 碱化度对改性PFC性能的影响54-55
• 4.5.3 固固质量比对改性PFC性能的影响55-56
• 4.5.4 熟化时间对改性PFC性能的影响56
• 4.6 PFC、改性PFC对色度的去除效果56-57
• 4.7 表征分析57-60
• 4.7.1 扫描电镜(SEM)分析57-58
• 4.7.2 红外光谱(FT-IR)分析58-60
• 4.8 本章小节60-62
• 5 结论与展望62-64
• 5.1 结论62-63
• 5.2 展望63-64
• 参考文献64-69
• 致谢69

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