赤泥制备含钛聚硅酸铝铁混凝剂及其应用研究

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1、分类号：X753密级：公开UDC：学校代码：10127硕士学位论文论文题目：赤泥制备含钛聚硅酸铝铁混凝剂及其应用研究英文题目：Preparationandapplicationoftitanium-containingpolysilicate-aluminium-ironcoagulantfromredmud学位类别:硕士研究生姓名：陈毛毛学号：2013022282学科（领域）名称：环境工程指导教师：陈莉荣职称：教授协助指导教师：职称：2015年6月5日内蒙古科技大学硕士学位论文摘要混凝沉淀法是一种常见的印染废水前处理方法，但针对水溶性染料分子混凝处理的研

2、究报道较少。赤泥属于一种强碱性有害废渣，但赤泥中富含宝贵的有价金属元素，是一种可利用的资源。本论文旨在利用赤泥制备一种高效混凝剂，用于处理亚甲基蓝模拟废水。研究结果如下：以拜耳法赤泥为主要原料，采用加助溶剂酸溶的方法得到铁铝浸出液，引入聚硅酸和硫酸氧钛，复合共聚合成液态含钛聚硅酸铝铁（T-PSAF）。实验表明，最佳的酸浸条件是，酸浓度8mol/L，液固比14mL/g，反应温度80℃，反应时间80min，NaCl加入量为0.10g/g（以干赤泥计）。此时铁的浸出率88.25%，铝的浸出率73.21%。比较常用的几种酸浸动力学模型得出赤泥酸浸出铁铝符合收缩未反

3、应芯模型，其中铁离子的浸出符合化学反应扩散控制，反应的表观活化能为46.98kJ/mol，铝离子的反应属于产物层扩散控制，反应的表观活化能为27.68kJ/mol。制备自制T-PSAF混凝剂的条件是，SiO2浓度为2%，硅酸活化pH为5，n(Fe+Al)/n(Si)，n(Ti)/n(Si)均为0.3，熟化pH为4，熟化时间为8h。将自制T-PSAF混凝剂用于处理10mg/L亚甲基蓝模拟废水，得到最佳的投加量为25mL/L，改变模拟废水的初始浓度，当亚甲基蓝浓度升高至150~200mg/L，脱色率可达99%以上。对自制液态混凝剂T-PSAF在70℃下，低温干

4、燥，得到固态T-PSAF混凝剂，参照国标中对聚合硫酸铁（PFS）和聚合氯化铝（PAC）中重金属含量的规定，对固体T-PSAF混凝剂中重金属As、Pb、Cd、Hg、Cr含量进行检测，均未发现超标。T-PSAF固体混凝剂与市售几种印染废水混凝剂在相同投加量下，处理10mg/L亚甲基蓝模拟废水，自制T-PSAF混凝效果更优。分别采用试剂法，红外光谱和扫描电镜对自制混凝剂聚硅酸铝铁（PSAF）和含钛聚硅酸铝铁（T-PSAF）进行表征。其中，试剂法表明，铁、铝、硅水解过程中形成了复杂的多羟基聚合物，与自制PSAF相比，自制T-PSAF混凝剂的红外图谱发生了变化，T-

5、PSAF谱峰形成了Fe/Al-O-Si，Ti-O-Si等键，表明了Ti离子并非只以单体的形式存在而是参与了混凝剂的聚合。电镜扫描结果表明，引入Ti离子，混凝剂形成了层状的结构，表面积增大。关键词：赤泥；浸出率；T-PSAF混凝剂；亚甲基蓝；脱色I内蒙古科技大学硕士学位论文AbstractCoagulationmethodisoneofthemosteffectivemethodsforthepretreatmentofprintinganddyeingwastewater,butlessforwater-solubledyemolecules.Thered

6、mudisakindofstrongalkalineharmfulwasteresiduewithvaluablemetallicelements.Thus,itisausefulresource.Theaimofthestudywastoproduceaneffectivecougulantfortreatingthemethylenebluesimulatedwastewater.Theresultsofthestudywereasfollows:Theliquidtitanium-containingpolysilicate-aluminium-ir

7、oncoagulantwaspreparedbycopolymerizationofTiOSO4,poly-silicateandpickleliquorofredmud.Theexperimentalresultsshowthat:Undertheoptimizedacidleachingconditionsofsulfuricacidconcentration8mol/L,liquid-solidratio14mL/g,temperature80℃,time80minandNaCldosage0.10g/g(driedredmud),theleachi

8、ngratesofFeandAlwere88.25%and73.2