聚硅硫酸亚铁的混凝特性及影响因素论文

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1、聚硅硫酸亚铁的混凝特性及影响因素论文摘要：用硫酸亚铁和水玻璃制备了聚硅硫酸亚铁(PFSS)混凝剂，考察了硅铁摩尔比、pH、温度和质量浓度等因素对PFSS混凝性能的影响，采用分光光度计和函数记录仪联用系统对PFSS的混凝沉降过程进行了研究。结果表明，随着PFSS中硅铁摩尔比的增加和水温升高，其混凝性能得到强化和提高。与硫酸亚铁相比，PFSS有更宽的pH适应范围和优良的混凝沉降性能。当用硅铁摩尔比为1:1~2:1的PFSS处理浊度为20.5NTU的高岭土水时，在PFSS的质量浓度为0.75mg/L、pH大于7的条件下，可使水浊度降低到2NTU以下.freelents,意大利)；

2、STZ90光散射浊度测定仪(无锡)；ZR智能型混凝试验搅拌器(深圳)；722光栅分光光度计和函数记录联用仪(经改造，上海)；数显磁力搅拌器(HANNAinstruments,意大利)。水玻璃，工业级；硫酸亚铁，分析纯；高岭土，化学纯；PFS(自制)；其它试剂均为市售分析纯。1.2混凝剂的制备用硫酸将一定浓度的水玻璃溶液调至一定pH值，活化30min后与硫酸亚铁溶液复配制得亚铁含量为10g×L-1、n(SiO2):n(Fe)=0:1、0.5:1、1:1、2:1的PFSS混凝剂。采用氯酸钠直接氧化硫酸亚铁制得碱化度为12%的PFS，然后稀释至铁质量浓度为10g/L，备用。1.3

3、混凝实验取1000mL浊度为20.50NTU的高岭土水样，投加一定量的混凝剂，在智能型混凝搅拌器上试验其混凝性能。设定混凝搅拌程序，搅拌速度由快到慢分别为：300r/min、200r/min、150r/min、100r/min、70r/min、50r/min、30r/min其搅拌时间分别控制为：1min、1min、2min、3min、6min、6min、6min共计搅拌25min。然后静置沉降10min后取上清液测定剩余浊度。如未特别说明，水样pH在6.78~6.82之间，温度在22±2℃范围内。另取150mL经过预沉的高岭土水样(吸光度A0=0.100)于一特制的小烧杯中

4、，在磁力搅拌条件下投加一定量的PFSS，根据数显器控制搅拌速度分别为:300r/min、200r/min、150r/min、100r/min、60r/min，搅拌时间各为1min、1min、2min、3min、6min。为了不影响絮凝过程中已形成矾花的沉降性能，在慢速搅拌结束后，立即将烧杯直接移入经过改装的光栅分光光度计的比色槽内，使680nm入射光透过水样的中部，用函数记录仪在线监测静置沉降过程中水样吸光度(浊度)随时间的变化，考察混凝剂的混凝沉降性能。浊度与吸光度间的关系符合线性回归方程：N=210.291A-0.789，相关系数r＝0.9995。式中，A为吸光度，N为

5、由标准肼法测得的浊度(NTU)。2结果与讨论2.1PFSS质量浓度和n(SiO2)/n(Fe)比对混凝效果的影响图1给出了不同n(SiO2)/n(Fe)比的PFSS，其质量浓度(以Fe质量浓度计，下同)的变化对对除浊效果的影响。图2则是在固定PFSS质量浓度为0.75mg×L-1的条件下，用分光光度计和函数记录仪联用系统，在线监测的不同n(SiO2)/n(Fe)比的PFSS在混凝过程中的沉降曲线。由图1可知，在PFSS的质量浓度相同时，处理后的剩余浊度随n(SiO2)/n(Fe)的增加而明显减小。为使PFSS具有良好的除浊效果，n(SiO2)/n(Fe)比在1:1~1:2为

6、好。但即使在较高的n(SiO2)/n(Fe)比条件下，如果PFSS过量投加时（Fe2＋大于5mg/L），静置沉降后的上清液仍会随放置时间延长出现“返混”现象。这一点与其它聚硅酸盐类混凝剂有较大的差别。由图2知，不含硅和含硅较低的PFSS混凝剂，其絮凝体较小，絮体在水中沉降较慢，曲线上初期变化较平缓；同时，絮体受系统周围环境(如光、热和振动等)影响较大，致使曲线在缓慢下降的过程中有波动的现象。对于硅含量较高即n(SiO2)/n(Fe)0.5的PFSS混凝剂，其絮体较大，沉降速度较快，混凝效果好。这是因为其中聚硅酸分子的卷扫和聚集吸附，不但使电中和后的悬浮物凝聚成大颗粒而除去，

7、而且对悬浮在水中的细小氢氧化铁胶粒也有较强的吸附和网捕作用。与电中和作用不同，聚硅酸分子的卷扫和聚集作用主要在慢搅过程进行，由于亚铁的缓慢水解氧化过程也主要在慢搅时发生，故SiO2含量越高，处理后的浊度和色度越低。因此，混凝曲线初期的斜率可以直观的反映沉降速度，间接反映絮凝体的大小，而由曲线后期的相对高度则可以区分混凝剂的最终混凝效果。2.2温度和熟化时间对PFSS性能的影响不同水温下，PFSS的质量浓度为0.60mg/L，n(SiO2)/n(Fe)比为0.5/1.0时，对高岭土原水进行混凝处理的结果表明，当水温为