新型造纸中段废水水处理剂的研制与应用

摘要

关于造纸废水的处理方法有很多种，比如一些生物处理法，还有混凝沉淀、气浮等物理方法，其中混凝沉淀法是众多水处理技术中所用到的最多也最节约成本的水处理技术之一。因此，开发新型絮凝剂已经成为水处理领域一个重大而迫切的课题。絮凝沉淀中所用到的絮凝剂的种类有很多，比如聚合氯化铝，聚合硫酸铝，聚硅酸的各种金属离子聚合物等等。
　　 本论文采用共聚法来制备聚硅酸硫酸铝铁，通过正交试验，研究了聚硅酸以及聚硅酸硫酸铝铁的最佳聚合工艺，通过对比扫描电镜(ESEM)下的图片，使用傅里叶红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)对絮凝剂的聚合结构和形态进行分析。利用自制聚硅酸硫酸铝铁对造纸中段废水进行处理，通过多组实验确定了合理的用量、pH值、温度等絮凝条件，并与常用水处理剂进行对比。
　　 通过本试验多组数据表明，影响活化聚硅酸的因素有pH值、SO2含量及温度等条件，本试验选择活化条件pH=5、CSo2=0.3～0.5mol/L、T=50℃为聚硅酸较为理想的聚合条件。
　　 在聚硅酸硫酸铝铁的合成中，首先通过实验确定了聚硅酸硫酸铝铁的单因素条件，为Si/(Al3++Fe3+)的摩尔比为1:5、Al3+/Fe3+的摩尔比4:1、pH值为6、温度为40～50℃，然后经过四因素三水平正交试验，确定了合成聚硅酸硫酸铝铁的最佳工艺条件为Si/(Al3++Fe3+)=1:3，Al3+/Fe3+=4:1，pH=4，温度=40℃。
　　 通过扫描电镜下的照片证明了铁离子和铝离子的加入确实引起了聚硅酸结构的改变。通过对红外光谱的分析结果，部分铝离子、铁离子及一些络合离子与共存的聚硅酸发生了反应，生成了多羟基铝铁复合聚合物。根据x-射线衍射的结果分析，固态的聚硅酸硫酸铝铁衍射图中没有Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3的规则衍射峰，说明这两种成分与聚硅酸发生了反应，它们共同形成了非晶体的物质。
　　 通过使用自制聚硅酸硫酸铝铁对造纸中段废水进行处理。考察了自制产品的使用量对废水的处理能力，本试验中得出最佳使用量为200mg/L；利用不同pH值的废水中加入自制聚硅酸硫酸铝铁查看处理效果，得出本产品的pH使用范围为3～10；通过在不同的废水水温下，聚硅酸硫酸铝铁对废水的处理，要求水温在不要低于10℃时都有比较理想的去除效果；本试验考察出加入聚硅酸硫酸铝铁加入30min后有最理想的凝聚效果。考察了处理后废水中的B/C可达到0.46，为后续的生物生化处理提供了很好的条件。在处理造纸中段废水时，用自制聚硅酸硫酸铝铁和聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、聚合氯化铁来比较，结果显示聚硅酸硫酸铝铁的沉降速度快，絮体粗大，颗粒密实，色度和CODCr去除效果最好，比其他的三种絮凝剂有明显的效果。