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聚合硫酸铁处理含氟废水的研究.pdf

上传人:weiwoduzun 文档编号:4504789 上传时间:2018-12-31 格式:PDF 页数:3 大小:1.07MB
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1、 广 东 化 工 2008 年 第 12 期 82 第 35 卷 总第 188 期 聚合硫酸铁处理含氟废水的研究 陈杰山1,2,杨春平1 (1湖南大学 环境科学与工程学院,湖南 长沙 410082; 2湖南化工职业技术学院,湖南 株洲 412004) 摘 要 采用自制的聚合硫酸铁 (PFS)对一种含氟量较高的水样进行了实验条件下的混凝处理,讨论了在搅拌速度和初始 pH 不变的情况下, PFS 用量及絮凝时间对除氟效果的影响,找出了最适宜处理条件。结果表明:该含氟废水用 PFS 处理可以收到良好的除氟效果;室温下混凝处理的最适宜条件是: pH=7.0,絮凝时间为 30 40 min, PFS

2、用量为 1.75 mLL-1。 关键词 聚合硫酸铁;除氟;除去率;最适宜条件 中图分类号 X 文献标识码 A 文章编号 1007-1865(2008)12-0082-03 Removal of Fluoride from Wastewater Using Polymeric Ferric Sulfate Chen Jieshan1,2, Yang Chunping1 (1. College of Environmental Science and Engineering, Hunan University, Changsha 410082; 2. Hunan Professional Coll

3、ege of Chemical Technology, Zhuzhou 412004, China) Abstract: The coagulating treatment for a sort of high strenth fluoric wastewater was experimentally conducted with self-prepared polymeric ferric sulphate (PFS). The effect of PFS dose and coagulating reaction period on removal efficiency of fluori

4、ne was discussed on condition that the pH, the stirring rate were both constant. Also, the coagulating conditions were optimized. It was shown that coagulating that fluoric wastewater with PFS brought about a good result, and that the optimized conditions coagulating that sewage at room temperature

5、were as follows: pH=7.0, coagulating reaction period was 30 40 min, and PFS dose was 1.75 mLL-1. Keywords: polymeric ferric sulphate(PFS); removal of fluorine; removal efficiency; optimized condition 一些工业过程如稀土冶炼、冶金、磷肥生产、电镀等排放的废水中含有浓度不等的氟化物,其中有的废水含氟量很高1-2。对这些废水中的氟化物必须进行有效的处理, 使之降低到符合国家相应的标准之后才能排放或使用。

6、 处理废水中氟化物的方法已经有多种,如沉淀法、吸附法、电凝聚法、电渗析法以及反渗透膜法等,但对低浓度含氟废水而言,采用混凝沉淀法处理效果较好;对中、高浓度含氟废水而言,采用二级中和 -絮凝法处理效果较好3-4。具体到饮用水的处理而言,由于国家标准(GB5749-85)规定饮用水中氟的含量不得超过 1.0 mg/L,上 述 除氟方法多数达不到这一要求3,所以不能应用到饮用水的处理中,铝盐除氟因此一度成为饮用水除氟的最常用方法。目前,聚合硫酸铁 (PFS)在饮用水的处理中正发挥着越来越大的作用,对 PFS 的除氟效果方面的研究也已经开展5。文章探讨用自制的 PFS 混凝处理含氟量为 24 mg/L

7、 的水样的条件与效果,期望所得结果能为饮用水除氟及废水除氟提供有价值的参考。 1 实验部分 1.1 药品及仪器 收稿日期 2008-10-02 作者简介 陈杰山 (1962-),男,湖南华容人,副教授,在读硕士研究生,主要从事定量分析教学及废水处理研究工作。 2008 年 第 12 期 广 东 化 工 第 35 卷 总第 188 期 83 液体 PFS(自制 ):以 FeSO47H2O 为原料,采用过氧化氢氧化法制得,无毒害成分,可用于饮用水处理。主要性能指标为:全铁含量 11.2 %,盐基度 10.4 %,还原性物质 (以 Fe2+计 )含量 0.12 %。 NaF(A.R.), 10 %

8、 NaOH, TISAB(自配 )。 氟离子选择性电极,饱和甘汞电极, pHS-3F 精密酸度计,电磁搅拌器,精密 pH 试纸。 1.2 实验方法 含氟水样的配制:用 NaF(A.R.)配成, (F)=24 mgL-1,pH=6.0。 PFS 用量试验:在室温下,每次取用水样体积、搅拌速度及搅拌时间、静置时间、初始 pH 均不变,改变 PFS 用量。水样混凝处理后,过滤,取滤液测定 F残留量。 絮凝时间试验:在室温下,每次取用水样体积、搅拌速度及搅拌时间、 PFS 用量、初始 pH 均不变,改变静置时间。水样混凝处理后,过滤,取滤液测定 F残留量。絮凝时间包括搅拌时间及静置时间。 氟离子浓度测

9、定:采用直接电位法,由标准曲线确定氟离子浓度。 2 结果与讨论 2.1 絮凝剂用量对除氟效果的影响 每次取水样 200 mL,加入设定量的 PFS,搅拌 5 min 后静置 25 min。过滤,立即取滤液测定 F残留量。结果见图 1。 1.01.52.02.565707580859095100F除去率/%PFS 用量 /(mLL-1)图 1 PFS 用量对除氟效果的影响 Fig.1 Effect of PFS dose on removal efficiency of fluorine 由图 1 可以看出,当 PFS 用量较小时,随着用量的增加,F-去除率迅速上升;当用量增大到 1.50 mL

10、L-1后,去除率增大的趋势已迅速减缓;用量增大到 2.00 mLL-1后,去除率基本上不再随 PFS 用量的增加而增加。这是因为,铁系无机絮凝剂加入到水中后,水解形成多核心、多分支的水解产物,这些水解产物对水中的胶粒通过电性中和、 吸附架桥和网捕卷扫作用而加以除去6。因此,当 PFS 用量增加时,其水解产物浓度 相应增加,水解产物对体系中其它成分的电性中和、吸附架桥和网捕卷扫作用也都增强,导致氟离子除去率随 PFS 用量的上升而迅速上升。但当净水剂用量增大到一定程度后,水解产物的分支有可能自相作用7, 此时水解产物对体系中其它成分的电性中和、吸附架桥作用减弱,这将导致净化率下降;但网捕卷扫作用

11、继续增强,这将导致净化率上升。两方面因素共同作用的结果,使得此时氟离子的去除率随 PFS 用量的增大而缓慢上升。考虑到当 PFS 用量为 1.75 mLL-1时,残留的 F-已降至 0.81 mg/L,已经达到饮用水标准,因此,从饮用水处理的角度来看, PFS 的最适宜用量为 1.75 mLL-1。 2.2 絮凝时间对除氟效果的影响 每次取水样 200 mL,加入 0.30 mL PFS,搅拌 5 min 后静置。过滤,立即取滤液测定 F残留量。结果见图 2。 10 20 30 40 509092949698100氟离子除去率/%絮凝时间 /min图 2 絮凝时间对除氟效果的影响 Fig.2

12、Effect of coagulating reaction period on removal efficiency of fluorine 由图 2 可以看出,其它条件不变时,絮凝时间越长,氟离子除去率越高。但是,当絮凝时间为 10 min 时,氟离子去除率已经达到了 94.5 %,这表明氟离子的絮凝反应在最初进行得很快。随着氟离子不断被混凝沉淀下来,溶液中残留的 F浓度越来越小,絮凝沉淀的速度也迅速下降,此时再延长絮凝时间对提高除氟效果已无多大帮助。因此,最适宜的絮凝时间可以选择在 30 40 min 之间。 3 结论 使用 PFS 处理含氟水对氟离子有很好的除去效果,在其它条件不变的情

13、况下, PFS 用量增大, 氟的除去率也随之上升;絮凝时间越长,氟的除去率也越高。 在 PFS 用量为 1.75 mLL-1、搅拌时间为 5 min、静置时间不少于 25 min 的条件下,该水样中氟离子除去率可达到 96 %以上, 残留的氟离子不超过 1 mgL-1; 在 PFS 用量为 1.50 mLL-1、搅拌时间为 5 min、静置时间不少于 45 min 的条件下,该水样中氟离子除去率也可达到 96 %以上, 残留的氟离子不超过1 mgL-1。这两种情况下氟离子含量都达到了饮用水标准。 广 东 化 工 2008 年 第 12 期 84 第 35 卷 总第 188 期 参考文献 1庞

14、翠玲, 刘立良 絮凝沉淀法处理稀土冶炼含氟酸性废水 J 化工之友,2006, 6: 18-19 2李金成,张学洪,张华酸性高氟废水处理实验研究 J煤矿环境保护,2002, 16(3): 26-28 3李金成,张华,许立威酸性高浓度含氟废水处理技术 J化工环保,2003, 23(1): 28-31 4蒋克彬,彭松含无机氟废水及其治理措施综述 J科技情报开发与经济, 2008, 18(5): 133-134 5彭铁辉,杨培兴聚合硫酸铁除氟的研究 J桂林工学院学报, 1998,18(3): 293-295 6方道斌丙烯酰胺聚合物 M北京:化学工业出版社, 2006: 379-380 7朱刚自制聚合硫

15、酸铁对不同工业废水的净化条件及效果研究 J西南民族大学学报:自然科学版, 2003, 29(4): 417-419 (本文文献格式:陈杰山,杨春平聚合硫酸铁处理含氟废水的研究J广东化工,2008,35(12):82-84) (上接第 70 页 ) 物理清洗技术以污染小、操作灵活、无腐蚀等优点将逐渐取代化学清洗并成为工业清洗的主流, 物理清洗技术的研究和应用将更受关注。 物理清洗的设备、 专职将向小型化、 多样化、集成化发展,应用领域越来越宽。在物理清洗中,我国高压水射流清洗占主导地位,并呈加快发展态势; PIG清洗也将加快速度发展;脉冲清洗将得到快速推广应用。随着技术的进步,干冰清洗、 超声波

16、清洗等污染的物理清洗技术将广泛应用于工业设备的清洗当中。干冰清洗是将 CO2气体制成柱状的干冰颗粒,然后将其铲入清洗设备中,通过空压机加压,直接对清洗物进行高压喷射清洗。由于对环境无任何污染,绝缘性能好,所以干冰清洗被称作绿色技术。该技术非常适合重油污,厚灰尘等的清洗8。所以推动工业清洗剂的发展中,技术优势将占据主要的地位。 2.3 微生物清洗 微生物清洗是利用微生物将设备表面附着的油污分解, 使之转化为无毒无害的水溶性物质的方法。这种清洗把污染物(如油类 )和有机物彻底分解,是一种真正意义上的环保型清洗技术。微生物清洗主要是利用微生物体内的八大微生物催化剂,但其中主要有四类如蛋白酶、淀粉酶、

17、脂肪酶和纤维酶7。 酶是微生物清洗催化剂, 酶的催化反应比非酶催化剂的反应速度一般要高 106 1012倍。它用量少、条件一般,操作容易,省人、省力、费用不高,效果特好,完全可以保证自然环境美满,人类身体健康。一般水垢、锈垢、油垢、泥渣和其它残渣,都可加入微生物清洗剂 多种酶用于清除各种污垢。该项技术在美国、德国、意大利、日本的应用实例很多,我国则刚刚起步9。 3 展望 研究开发无污染的清洗技术,包括开发新型化学清洗技术, 实现清洗过程的高效、 低成本与低污染; 实现过程的免洗、免拆或在线清洗等都是未来清洗业的发展方向。 为了进一步有效的开展清洗,必须开发清洗软件,在专家系统决策清洗方案的基础

18、上,逐步建立数学模型,各程序系统软件,在计算机处理中就会很容易地决定最佳清洗方案、 清洗剂配方和废液排放处理方法。 温和、生物降解性,可再生资源及多功能这些说法早已渗入家用, 个人保护及工业与公共设施洗涤用品市场用的表面活性剂,最近又提出浓缩及高活性的观点。清洗和清洁行业的技术革新正在迈向绿色和环保时代。 一般的工业清洗将走向品牌化、专业化、规范化。 参考文献 1孙良欣中国清洗行业现状与发展趋势展望 J洗净技术, 2003, (1):1-2 2刘宪秋,李守荣我国工业清洗中化学清洗技术的发展 J化工进展,1999, (6): 8-10 3张德孝对国内清洗行业现状及未来发展策略的认识 J洗净技术,

19、2004, 2(9): 50-54 4张凤英,于文工业清洗剂现状及发展趋势 A第 26 届中国洗涤用品行业年会 5郭彤梅中国工业清洗剂市场现状 J清洗世界, 2006, 22(2): 17-21 6李培武化学清洗技术的研究与应用 J科技经济开发与情报, 2003,13(4): 84-86 7Gill C O, Bryant J, Landers C Identification of critical control points for control of microbiological contamination in processes leading to the productio

20、n of ground beef at a packing plantJ International Journal of Food Microbiology, 2003, 3(87): 239-250 8王青中日两国工业洗净技术现状 J洗净技术, 2004, (4): 45-47 9张德孝微生物清洗技术 J清洗世界, 2004, 20(3): 32-34 10焦庆祝,杨婷,刘明婧,等论绿色化学清洗 J清洗世界, 2007,23(9): 22-26 11江文中国工业清洗剂市场发展前景看好 J精细化工原料及中间体,2006, (7): 11-12 (本文文献格式:李洁,李多民,侯来灵我国工业清洗现状及发展趋势J广东化工,2008,35(12):69-70)

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