聚合氯化铝铁絮凝剂强化水厂污泥脱水性能研究

针对南方某水厂污泥浓缩效果不佳的情况,在投加聚丙烯酰胺(PAM)的基础上,考察额外投加聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铁(PFC)、聚合氯化铝铁(PFAC)对污泥固液分离的改善作用。结果表明,相对于单一的PAM,无机—有机混合絮凝剂(PAM+PAC、PAM+PFC、PAM+PFAC)能够强化污泥浓缩效果,其最佳组合工艺为PAM+PFAC,最佳投量为0.5 mg/L PAM+40 mg/L PFAC,对浊度、UV_(254)、氨氮、COD_(Cr)的去除率分别是92.7%、84.2%、80.2%、61.9%。其最优反应条件:先在350 r/min的转速下搅拌0.5 min,再在120 r/min的转速下搅拌5min,最后静置30 min。研究成果对强化水厂污泥浓缩具有重要的指导意义。

昆布多糖-聚合氯化铝铁复配去除水中聚乙烯微塑料

以昆布多糖(LA)作为一种新型助凝剂,考察了其在使用聚合氯化铝铁(PAFC)去除聚乙烯(PE)微塑料时的强化混凝性能,通过Zeta电位、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)对混凝机理进行了研究,结果表明,添加适量的LA可提高PAFC对PE微塑料的混凝效率,当PAFC和LA的投加量分别为150 mg·L^(−1)和20 mg·L^(−1)时,单一PAFC和PAFC-LA对PE微塑料的的去除率分别达到78.4%和95.2%.PAFC和PAFC-LA对PE微塑料的混凝机理是一致的,LA的加入显著改善PAFC的电荷中和、吸附架桥和卷扫絮凝效果.不同pH、微塑料粒径、共存离子、腐殖酸共存及真实水体效果测试实验表明,PAFC-LA复配混凝系统具有较好的环境适应性.

改性沸石/聚合氯化铝造粒复合材料对水中氨氮和磷的吸附性能研究

以改性沸石(MZ)和聚合氯化铝(PAC)为原料,添加粘结剂聚乙烯醇(PVA)和造孔剂碳酸氢钠(NaHCO_(3)),制备出可同步脱氮除磷的复合颗粒材料(MZP),并探究了投加量和pH等因素对氨氮和磷吸附性能的影响。结果表明,在MZP投加量为7 g/L,pH为6~8条件下,MZP对氨氮和磷的去除率均高于84%。MZP对氨氮和磷的吸附符合Freundlich吸附等温线模型,且吸附过程受液膜扩散和颗粒内扩散共同控制,符合准二级动力学模型,吸附过程MZP对氨氮和磷的最大理论吸附量分别为5.92、2.25 mg/g。共存离子对MZP吸附氨氮和磷有一定影响。经过5次吸附-解吸再生循环利用后,MZP仍能保持74%的氨氮去除率和52.6%的磷去除率。结合材料表征分析结果,MZP对氨氮的吸附主要为离子交换,对磷的吸附主要为静电吸附和配体交换。

煤气化渣除杂富铝制备聚合氯化铝实验研究

煤气化渣是煤气化工艺产生的固体废弃物,随着煤气化工艺的广泛推广与应用,大量煤气化渣的产生对生态环境造成威胁的同时也制约着煤化工行业的发展。为实现煤气化渣的资源化、工业化利用,以煤气化粗渣为研究对象,对其矿物赋存形态和化学组成进行分析,提出煤气化渣净化除杂-酸浸提铝制备聚合氯化铝(polyaluminum chloride,PAC)的总体构思。利用煤气化渣中各元素与酸溶液的反应活性差异,在低酸体系下浸出Fe^(2+),Ca^(2+)及少部分Al^(3+),再利用离子沉淀pH差异,将钙、铁与煤气化渣选择性分离,实现酸渣富铝。以富铝酸渣为原料,酸浸制备PAC前驱体。考察铝酸钙粉添加量、聚合温度、聚合时间对产品品质及絮凝效果的影响。结果表明:在60%理论耗酸量下,煤气化渣浸出Al^(3+),Fe^(2+),Ca^(2+),将反应液pH调至3.5,Al^(3+)选择性沉淀,固液分离后制备富铝渣,钙、铁的去除率可达84.06%和79.79%,Al_(2)O_(3)质量分数由原来的10.84%提升至14.38%;富铝酸渣添加酸后再次溶出,酸溶液中氧化铝质量浓度可达到28.4 g/L;按固液比为10 g∶100 mL向酸溶液添加铝酸钙粉,在80℃下聚合2.5 h,可获得符合GB/T 22627-2022要求的PAC产品;通过FTIR和XRD对PAC产品进行表征,表明生成的产品为PAC,将该产品应用于模拟废水中,去浊率高达92.90%。

聚合氯化铝强化某医院污水处理效果研究

文章以某医院二沉池出水作为研究对象,选择聚合氯化铝(PAC)为混凝剂,通过烧杯实验模拟实际操作条件,考察投药量和pH值对处理效果的影响。研究结果表明,当PAC投加量为25 mg/L时,出水TP可以达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B标准,COD_(Cr)可以达到一级A标准,NH_(3)-N的去除效果仅能达到二级标准;碱性条件有利于UV_(254)的去除,而在PAC的有效pH值范围内对TOC去除效果最佳的pH值为5,且TOC的去除率随着PAC投加量的增加而增加;pH值对SUVA的影响主要是通过去除水中具有紫外吸收特性的有机物实现,而PAC投加量则主要是通过去除水中腐殖质及具有碳碳双键、芳香环结构的有机物对出水SUVA值产生影响。

石灰纯碱法耦合聚合氯化铝预处理高矿化度矿井水的实验研究

高矿化度矿井水回用常采用膜技术进行脱盐,但运行过程中水中硬度和悬浮物会造成膜污染极大影响了膜性能,开展预处理降低矿井水硬度及浊度,对减轻膜污染、提高出水水质、降低运行费用有重要的作用。本文采用石灰纯碱法耦合PAC去除矿井水的硬度及浊度,采用单因素试验考察了药剂投加量、反应时间、沉淀时间对去除效果的影响。试验结果表明,氢氧化钙投加量为100 mg/L、碳酸钠投加量为10 mg/L、PAC投加量为20 mg/L,反应30 min,沉淀15 min,此时水样的总硬度为51.54 mg/L,总硬度去除率为48.11%,浊度去除率为98.13%。吨水药剂费用3.07元。

聚合氯化铝铁对腐植酸的吸附行为研究

以固体废弃物煤矸石为主要原料,经过焙烧、酸浸和聚合等工艺制备出无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁(CG-PAFC)。将Al/Fe-Ferron逐时络合比色法应用于不同碱化度下CGPAFC产品中铝铁物种形态分布测定,利用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)对CG-PAFC的分子结构和微观形貌及CG-PAFC中铁的价态进行了表征,考察了浊度、pH、投加量等因素对CG-PAFC吸附模拟水样中腐植酸的影响,并对吸附过程进行了吸附热力学、吸附动力学及吸附等温线模型拟合,探究了吸附反应的机理。结果表明:随着碱化度的增加,Al(Ⅲ),Fe(Ⅲ)的物种分布呈现相同的趋势。此外,在铝铁水解聚合过程中,Fe^(3+)具有极强的亲OH-能力,会优先于Al3+水解,当Fe^(3+)水解至饱和后,Al^(3+)才开始水解聚合。FTIR分析表明CG-PAFC内部存在多种成键作用,如Al-O-Fe,Si-O-Al,Fe-OH-Al等。SEM-EDS分析显示CG-PAFC形貌呈现出致密的空间网状结构和十分发达的孔隙结构,使其具有较好的吸附性能。XPS分析表明CG-PAFC产品表面铁的化学形态呈三价。在浊度为15 NTU、CG-PAFC投加量为0.2 g/L、腐植酸初始质量浓度为10 mg/L、温度为25℃的条件下,CG-PAFC对模拟废水中腐植酸的最大吸附量为38.47 mg/g,UV254去除率达到73.68%。吸附热力学拟合结果表明腐植酸在CG-PAFC上的吸附过程为自发且无序的吸热反应。通过吸附动力学和等温线拟合结果可得出准二级动力学模型能更好地描述吸附动力学过程,颗粒内扩散拟合结果表明其吸附分多步进行。CG-PAFC对腐植酸的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,可见其吸附过程属于单分子层化学吸附。

聚合氯化铝预处理污泥联合脱水有效性及机理

为研究聚合氯化铝对污泥脱水性能的影响及其联合不同脱水手段对污泥脱水性能的提升机理,本文开展了自重脱水、离心脱水和渗析脱水试验,研究发现8%掺量的聚合氯化铝预处理污泥联合渗析脱水的效果最佳。其最佳掺量的预处理污泥的残余含水率可脱水降至36.2%,其重力水、封闭水、包裹水和结合水分别为81.2%、10.2%、7.3%、1.3%。污泥经聚合氯化铝预处理后,其污泥颗粒间距缩小、孔隙减少,无明显大孔隙,结构趋于均一化,结构更紧密,联合渗析脱水处理的聚合氯化铝最佳掺量预处理污泥孔隙率最低降至0.29。推测是由于聚合氯化铝使污泥凝聚成细小而密实污泥颗粒,而这种类骨架的结构有利于渗析力的传递,自由水不断排出,污泥结构继续趋于紧密,促进渗析力在污泥中传递。

典型水处理絮凝剂-聚合氯化铝的改性及生产工艺优化进展

聚合氯化铝(PAC)是一种目前应用最广泛的无机高分子絮凝剂,具有温度和pH适用范围广、污泥产量较低、除浊率高等优点,现已经工业化生产并广泛应用于各种污水处理。但是PAC在使用和生产过程中存在投加量高、絮凝效率低且易产生二次污染的缺点,使用后会造成环境污染和人体健康危害。本文介绍了PAC的生产过程及作用机理,并系统梳理了近年来PAC的改性复配发展及生产工艺优化进展,阐述了PAC应用于污水处理领域的现状,并对PAC的性能优化和生产流程资源化等研究方向进行了展望。

聚合氯化铝对矿渣-锂渣碱激发胶凝材料的水化及微结构影响机理研究

为提高锂渣的综合利用率,探究了聚合氯化铝掺量对矿渣-锂渣碱激发胶凝材料净浆试块力学性能、水化性能及微观结构的影响,并利用XRD、SEM、MIP和水化量热仪测试了不同聚合氯化铝掺量下矿渣-锂渣碱激发胶凝材料净浆试块的水化产物、微观形貌、孔径结构和水化放热量,分析了其作用机理。结果表明,掺入聚合氯化铝能够提高矿渣-锂渣碱激发胶凝材料净浆试块的水化反应程度,尤其对早期水化反应程度的提高更为明显,并且缩短了矿渣-锂渣碱激发胶凝材料净浆试块水化诱导期结束时间,促使加速期的温峰出现时间逐渐提前,与SL-0相比,SL-3加速期的放热峰值提高了46.1%;矿渣-锂渣碱激发胶凝材料净浆试块在水化过程中主要生成大量钙矾石(AFt)和C-(A)-S-H,随着聚合氯化铝掺量增加,净浆试块的孔隙率和平均孔径减小,净浆试块结构变得致密,与SL-0相比,SL-3的平均孔径和孔隙率分别下降16.1%和8.9%,这是因为聚合氯化铝水解产生的铝羟基配合物以较高电荷和较大分子量发挥了电中和及黏结架桥作用,可对液相离子进行吸附和络合,从而促进矿渣-锂渣碱激发胶凝材料净浆试块的水化,生成更多水化产物,使得净浆试块的结构更加致密。

聚合氯化铝-聚丙烯酰胺处理含氟废水研究

使用聚合氯化铝(PAC)-聚丙烯酰胺(PAM)联合处理含氟废水,考察了PAC投加量、PAM浓度、pH值、反应时间以及搅拌速度对除氟效果的影响。结果表明,在PAC投加量4400 mg/L、PAM浓度1 mg/L、溶液pH值7.0、反应时间20 min、搅拌速度300 r/min时,氟去除率达97.98%,除氟后溶液中氟离子残余浓度为0.81 mg/L。溶液中杂质离子的存在会降低PAC的除氟性能。

基于回收聚合氯化铝钛混凝污泥的氮掺杂二氧化钛的制备及可见光催化性能

【目的】为了研究聚合氯化铝钛(polyaluminum titanium chloride,PATC)的混凝产生的混凝污泥的性质及其资源化利用,分析回收所得可见光催化材料的光催化性能及循环稳定性。【方法】采用尿素为外加氮源,通过加热缩合和煅烧的方式,从PATC混凝污泥中回收制备掺杂氮的二氧化钛纳米球(titanium dioxide nanospheres,TCN)材料;研究TCN的理化性质、光催化性能和循环稳定性。【结果】TCN中N的掺杂使3号二氧化钛纳米球(titanium dioxide nanospheres-3,TCN-3)的禁带宽度变窄(禁带宽度为3.06 eV);TCN系列材料的可见光光催化降解性能优于常规石墨相氮化碳(gra⁃phitic carbon nitride,g-C_(3)N_(4))、Al掺杂的TiO_(2)纳米材料,能去除水溶液中90%以上的环丙沙星,且具有良好的循环能力。【结论】从PATC混凝污泥中回收得到的具有吸附或光催化能力的复合材料,可为污泥的减量化与资源化利用提供思路。

粉煤灰制备聚合氯化铝废渣资源化利用研究

为进一步提高粉煤灰综合利用率,以不同组成的聚合氯化铝废渣为原料,通过焙烧活化制备硅肥,研究原料中主要成分含量的变化对硅肥有效硅含量的影响,并确定硅肥主要物相及生态安全性。结果表明,以粉煤灰制备聚合氯化铝废渣为原料制备硅肥的技术路线可行;不同SiO_(2)含量的多种废渣在相同活化参数下制备的硅肥有效硅含量相近,均可达30%左右;硅肥的主要物相为偏硅酸钙(CaSiO_(3))和霞石相(NaAlSiO_(4)),当原料中铝含量较高时还会生成少量钙铝黄长石相(Ca_(2)Al_(2)SiO_(7));硅肥中砷、镉、铅、铬、汞5种重金属含量均远低于GB 38400-2019标准限值,满足生态指标。

聚合氯化铝铁除磷试验研究

以某城市污水厂生化出水为研究对象,通过试验研究聚合氯化铝铁中Al_(2)O_(3)与Fe^(3+)的含量变化对除磷效果的影响。同时,研究了聚合氯化铝铁的投加量对除磷效果的影响。结果表明:聚合氯化铝铁中Al_(2)O_(3)含量为9.0%,Fe^(3+)含量为0.8%时处理效果最佳。而出水的聚合氯化铝铁药剂用量在120 mg/L时,TP出水浓度为0.09mg/L,可确保污水厂出水总磷TP≤0.10mg/L的内控排放标准。

含聚合氯化铝废渣的绿色超高性能混凝土性能研究

采用聚合氯化铝(PAC)废渣磨细制成的PAC废渣粉替代部分水泥制备绿色超高性能混凝土(UHPC),研究了PAC废渣粉对UHPC工作性能、力学性能、抗氯离子渗透性能以及干燥收缩性能的影响,并分析其微观机理。结果表明:随PAC废渣粉替代量的增加,UHPC的扩展度增大;掺入PAC废渣粉不利于UHPC的早期强度,而28 d抗压强度随PAC废渣粉替代量的增加先提高后降低,当PAC废渣粉取代量为150 kg/m^(3)时,28 d抗压强度最高,较基准组提高了10.2%;随PAC废渣粉替代量的增加,UHPC的抗氯离子渗透性能及干燥收缩性能均先提高后降低,当PAC废渣粉替代量为150 kg/m^(3),抗氯离子渗透性能及干燥收缩性能最佳。

聚合氯化铝在某矿区选矿废水深度治理中的研究及应用

近年来,聚合氯化铝在工业废水治理过程中应用逐渐广泛,但在有色金属选矿废水中砷及氟化物的治理案例较少,尤其是针对选矿废水中低浓度砷及氟化物的治理应用相对较少,本研究运用聚合氯化铝针对于选矿废水中的中低浓度砷及氟化物,通过实验室小试、工业试验,得出聚合氯化铝对低浓度有色金属选矿废水中砷及氟化物的治理效果显著,并通过连续运行跟踪,研究工艺的可行性、稳定性、经济性。

盐酸酸浸二次铝灰制备聚合氯化铝及其性能研究

铝灰是一种危险废物,其主要成分包括铝、氧化铝、氮化铝、氯盐、氟盐等,具有一定的回收价值。本文选取了三种组分不同的铝灰,通过盐酸酸浸的方法回收铝灰中的铝元素,研究了温度、浓度、时间以及液固比对铝浸出率的影响。综合成本考虑,最佳的铝浸出条件为:在10 mL 6 mol/L的盐酸中80℃温度下酸浸3 h,液固比为10 mL/g,铝元素最佳浸出率为59.6%。浸出的铝盐溶液经过调节pH、熟化,制备成聚合氯化铝。最后考察了制备出聚合氯化铝的指标以及对含磷、氟废水的絮凝性能,并对其机理进行了讨论。

呼伦贝尔地区煤矸石制备聚合氯化铝实验研究

以内蒙古呼伦贝尔地区煤矸石为原料,采用高温煅烧活化,盐酸酸浸法溶出Al_(2)O_(3),以Na_(2)CO_(3)作为碱化剂制备聚合氯化铝(PAC),研究酸浸条件、聚合条件对制备PAC的影响。实验结果表明:酸浸最佳条件为每10g粒径200目煤矸石样品,在750℃高温活化2h,用3.5mol/L盐酸35mL酸浸2h,扎赉诺尔矿区煤矸石在80℃酸浸条件下Al_(2)O_(3)溶出率最高达到24.41%,而伊敏矿区和大雁矿区煤矸石样品则在85℃时酸浸,Al2O3溶出率分别达到最高值22.4%和21.6%。以扎赉诺尔矿区煤矸石为研究对象,在酸浸液中加入3.0g Na_(2)CO_(3),80℃时聚合2h,可得到淡黄色液体聚合氯化铝,通过红外光谱分析,在1008cm^(-1)和1071cm^(-1)处出现Al-O-Al弯曲振动产生的特征吸收峰,说明氯化铝转变为聚合氯化铝。在自来水中加入体积比5%的该聚合氯化铝样品,COD去除率达48.6%。

钠盐活化赤泥-煤矸石酸浸液制备聚合氯化铝

以钠盐活化赤泥-煤矸石酸浸所得滤液为原料,通过对其蒸发除钠、碱化聚合等步骤制得聚合氯化铝絮凝剂(PAC)。首先研究了酸浸液中杂质离子浓度对PAC品质的影响,并通过蒸发结晶方式选择性去除杂质离子;随后探究了聚合工艺条件(温度、时间、碱化剂添加速度)对PAC盐基度和Al_(2)O_(3)含量(质量分数)的影响。结果表明,当酸浸液中Na^(+)浓度小于0.5 mol/L时,制得PAC产品的盐基度和Al_(2)O_(3)含量符合GB/T 22627—2022《水处理剂聚氯化铝》的要求;基于NaCl、AlCl_(3)、CaCl_(2)、FeCl_(3)的溶解度差异,可通过蒸发结晶方式选择性除钠,将酸浸液中Na^(+)浓度控制在0.5 mol/L以下;蒸发结晶母液再经适宜的聚合条件(聚合温度为80℃、聚合时间为120 min和碱化剂添加速度为8.0 m L/min),可制得符合GB/T 22627—2022品质要求的PAC产品;采用实际酸浸液制得的PAC用于生活污水处理的效果优于市售絮凝剂,对COD、浊度、UV_(254)的去除效率分别可达85.62%、76.36%和70.31%。

二次铝灰酸浸——微量加碱法制备聚合氯化铝

二次铝灰是再生铝工业生产中的主要副产物之一,已被列为危险废物,长期堆放或随意处置会引发许多环境问题。采用武汉某再生铝公司的二次铝灰,通过控制加碱改进的酸浸工艺制备聚合氯化铝。研究了酸浸物料投加比、酸浸温度、酸浸时间对铝灰中铝浸出率的影响及碱化度B值、加碱速率、加碱时温度对铝离子水解聚合形态的影响。结果表明,二次铝灰最优浸出条件为物料投加比m铝灰∶mHCl∶m水=1∶4∶4、酸浸温度85℃、酸浸时间2.0 h,此时铝的浸出率达60.30%;向优化条件下制得的酸浸液中缓慢滴加15%Na_(2)CO_(3)溶液制备聚合氯化铝,当碱化度B值为2.4、加碱速率为3.6 mL/min、加碱时温度为80℃时,聚合氯化铝中Alb含量最高,达57.49%。该工艺成功制备了聚合氯化铝,实现了二次铝灰的资源化和无害化处理。