1聚合氯化铝絮凝剂的性能研究摘要：印染废水具有水量大、有机污染物浓度高、色度深、碱性大、水质变化大、成分复杂等特点，属较难处理的工业废水之一。本文以市印染厂废水为实验对象，采用无机高分子絮凝剂聚合氯化铝（PAC）对其进行混凝实验，优化了 PAC 的絮凝条件。结果表明，当 PAC 的加入量为 500mg/L、溶液 pH 值为 8、搅拌强度为150r/min、搅拌时间为 10min、沉降时间为 20min 时，对印染废水的絮凝效果达到CODCr 去除率为 72.63%、浊度去除率为 87.14%，达到国家二级排放标准。对比同等条件下，单分子铝絮凝剂（AS）对该水样 CODCr 去除率为 50.34%、浊度去除率为 65.91%的絮凝效果，PAC 的絮凝性能明显优于单分子铝。通过 PAC 处理不同废水、不同絮凝剂处理印染废水的横、纵向比较，本文进一步探讨了 PAC 的絮凝性能。 关键词：聚合氯化铝 絮凝剂 印染废水 水处理 关于絮凝剂的定义目前有两种解释：其一，是根据胶体粒子聚集过程的不同阶段，即胶粒表面改性（静电中和）及胶粒的粘连，将主要是胶粒表面改性或由于压缩双电层而产生脱稳作用的药品称为凝聚剂；而将主要使脱稳后的胶粒通过粒间搭桥和卷扫作用粘结在一起的称为絮凝剂。其二，把凝聚剂和絮凝剂两者当作同义语，不加区分互相通用。本文基本上采用后一种涵义1。实验部分1.1 仪器与试剂2仪器：MY3000-6A-2 混凝试验搅拌仪 潜江市梅宇仪器有限公司722-s 可见光栅分光光度计 上海精密科学仪器有限公司pHS-3C 精密 pH 计 上海雷磁仪器厂调节式万用电炉 通州市化学仪器有限公司BS 210 S 分析天平500mL 全玻璃回流装置。试剂：98%的浓硫酸，硫酸银，硫酸铝，硅藻土,蒸馏水,重铬酸钾标准液(CK2Cr2O7=0.25mol/L)试亚铁灵指示液,硫酸亚铁胺标准液C(NH4)2Fe(SO4)20.1mol:药品：固体聚合氯化铝，固体聚合氯化铁，固体聚合硫酸铁铝，固体聚合氯化铝铁，均由市有限公司提供。本文研究的固体聚合氯化铝絮凝剂，为淡黄色固体，其氧化铝（Al2O3）的含量27.0%，盐基度在 45.0%85.0%之间，水不溶物的含量3.0%，1%水溶液的 pH值在 3.55.0 之间。以上所用药品均为分析纯级别。印染废水水样由市印染厂提供。1.2 分析内容与方法1.2.1 分析内容31.2.1.1 研究聚合氯化铝对印染废水的絮凝效果，找出最佳加入量与最佳 pH 值，并讨论它们对聚合氯化铝絮凝效果的影响。1.2.1.2 探讨搅拌强度、搅拌时间、沉降时间对聚合氯化铝絮凝效果的影响。1.2.1.3 比较聚合氯化铝和硫酸铝对印染废水的絮凝效果。1.2.1.4 比较聚合氯化铝对不同废水的絮凝效果。1.2.1.5 比较聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁铝、聚合氯化铝铁对印染废水的絮凝效果。1.2.1.6 通过试验，列表作图对比结果，得出论文);“论文结论。1.2.2 分析方法 表 1 分析方法项目CODCrpH浊度测定方法重铬酸钾法4玻璃电极法分光光度法浊度吸光度线性回归标准曲线：浊度 = 吸光度*384.3941-13.0627，r= 0.99301.3 印染废水水质分析颜色：蓝紫色；pH：7.86；CODCr：415.7mg/L；浊度：436.2 NTU 2 结果与讨论2.1 PAC 加入量对 CODCr、浊度去除率的影响分别量取六份 200mL 水样于干净的烧杯中，各加入0.025、0.05、0.075、0.1、0.125、0.15g PAC 絮凝剂，先以 150r/min 的搅拌强度作用1min,然后以 50r/min 的搅拌强度作用 10min,在沉降 20min 的条件下，取上层清液，考察 PAC 加入量对 CODCr、浊度去除率的影响，实验结果如表 2、图 2、图 3 所示。表 3 PAC 加入量对 CODCr、浊度去除率的影响PAC 加入量（mg/L）处理后水质5CODCr 去除率 (%)浊度去除率(%)CODCr (mg/L)浊度125242.9320.741.5626.48250188.8211.754.59 51.46 375148.1111.1 64.37 674.53500126.5 79.7 69.58 81.73625137.7 98.566.87 77.41 750172.0 142.6 58.62 67.32图 2 PAC 加入量对 CODCr 去除率的影响 图 3 PAC 加入量对浊度去除率的影响通过以上图表可知，PAC 絮凝剂的加入量对该水样的 pH 影响不大，其加入量应在 400600mg/L 之间。此时，PAC 絮凝剂对 CODCr、浊度都有很好的处理效果。若加入量较少，则不能很好地使胶体脱稳，不足以将胶粒架桥联接起来，导致形成7的絮体不够多、大，不能起到很好的吸附卷扫作用，絮凝效果不够理想。若偏多，则会使胶粒的吸附面均被无机 PAC 高分子覆盖，两胶粒接近时，就受到高分子之间的相互排斥而不能聚集，产生“胶体保护”作用，使絮凝效果下降，甚至重新稳定，即“再稳”8。在实验过程中，我们发现，PAC 对印染废水的脱色效果也很明显。原水样的颜色为蓝紫色，加入 PAC 后，颜色明显变浅，至最佳絮凝效果时，基本上呈透明色。而由以上曲线可以看出，峰值出现在 PAC 加入量为 500mg/L 时。此时，效果最佳，CODCr 去除率达 69.58%，浊度去除率达 81.73%。故确定 PAC 的最佳加入量为 500mg/L。 2.2 pH 值对 CODCr、浊度去除率的影响分别量取六份 200mL 水样于干净的烧杯中，将各水样的 pH 值分别调节至5、6、7、8、9、10，然后各加入 0.1g PAC 絮凝剂，先以 150r/min 的搅拌强度作用1min,然后以 50r/min 的搅拌强度作用 10min,在沉降 20min 的条件下，取上层清液，考察在最佳用量的情况下，不同 pH 值对 CODCr、浊度去除率的影响，实验结果如表 3、图 4、图 5 所示。表 3 pH 值对 CODCr、浊度去除率的影响一般来讲，在絮凝反应中，pH 值的影响是非常大的，它对胶体表面电荷的 Zeta()电位，混凝剂的性质和作用等都有很大的影响。不同的混凝剂都有其最佳的混凝区域。pH 值调整的恰当，就可以节约大量的药剂，降低成本，并且能够使絮凝作用发挥得完全，絮凝效果好；反之，pH 值选择不恰当，轻者影响混凝效果，重者不能形成絮凝沉淀，甚至使已形成的絮凝体重新变成胶体溶液9。8而由资料得知3，PAC 的水解聚合形态强烈地依附于水体的 pH 值。在低 pH 值时，PAC 的水解形态为单体形式，在中性范围内为多核水解产物 Al7(OH)174+、Al6(OH)153+,高 pH 值时为 Al(OH)3、Al(OH)4-。通过以上图表可知，在中性与弱碱条件下，PAC 絮凝剂对 CODCr、浊度的处理效果受影响的程度不大，仍有着较高的去除率。而且，在实验过程中，pH 值对 PAC的脱色效果影响也不大。其中，CODCr 去除率达到 72.63%，浊度去除率达到87.14%。确定 PAC 的最佳絮凝 pH 为 8。3.3 搅拌强度、搅拌时间对 CODCr、浊度去除率的影响分别量取四份 200mL 水样于干净烧杯中，调节溶液 PH 值到 8，再加入 0.1g PAC絮凝剂。分别以 50r/min、100r/min、150r/min、200r/min 转速搅拌 10min，静置沉降 20min,取上层清液，考察搅拌强度对 CODCr、浊度去除率的影响。结果如表 4所示。表 4 搅拌强度对 CODCr、浊度去除率的影响搅拌强度(r/min)处理后水质COD 去除率(%)浊度去除率(%)9CODCr (mg/L) 浊 度50135.388.667.4579.69100121.163.870.8585.37150 113.856.172.6387.14200 152.6108.51063.2875.13通过实验得知，对于该水样，搅拌强度对 PAC 的絮凝效果一定的影响，但不是很大。当搅拌强度较小时，CODCr 的去除率仅比最优絮凝条件下低 5%，浊度去除率低 8%左右；当搅拌强度较大时，CODCr、浊度去除率最差，分别只为63.28%、75.13%。由此，我们可以看出，当搅拌强度过小时，不利于絮凝剂与颗粒物的充分接触；当搅拌强度过大时，则容易将大颗粒的固体搅碎变成小颗粒，将能够沉淀的颗粒搅碎变成不能沉淀的颗粒，同样降低了絮凝效果。接着，我们讨论搅拌时间对 CODCr、浊度去除率的影响。取三份水样，调节溶液pH 值到 8，再加入 0.1g/200mL PAC 絮凝剂，以 150r/min 分别搅拌2min、10min、20min,静置沉降 20min,取上层清液，考察搅拌时间对 CODCr、浊度去除率的影响。结果如表 5 所示。表 5 搅拌时间对 CODCr、浊度去除率的影响搅拌时间(min)处理后水质COD 去除率(%)浊度去除率(%)CODCr (mg/L) 浊 度112155.6112.562.5874.2110113.856.172.6387.1420133.883.367.8180.91由表 5 可以看出，搅拌时间对 PAC 的絮凝效果也有影响。搅拌 2min 时，絮凝剂与水样中颗粒物作用不够充分，不利于捕集胶体颗粒，而且絮凝剂的浓度分布也不均匀，更不利于发挥絮凝剂的作用10。此时，CODCr、浊度去除率比最佳絮凝条件下低 10%、13%之多。搅拌时间过长，又容易将已经形成的絮状物搅碎，使其悬浮于水中，导致絮凝效果下降，此时 CODCr、浊度去除率仅达 67.81%、80.91%。12本文确定最佳搅拌强度为 150r/min，最佳搅拌时间为 10min。3.4 沉降时间对 CODCr、浊度去除率的影响分别量取三份 200mL 水样于干净烧杯中，调节溶液 pH 值到 8，再加入 0.1g PAC絮凝剂，以 150r/min 的搅拌速度作用 10min。第一个烧杯静置 10min 后,取上层清液，测 CODCr、浊度等指标；第二个静置 20min 后，测各项指标；第三个静置30min 后，测各项指标。以此考察沉降时间对 CODCr、浊度去除率的影响。结果如表 6 所示。表 6 沉降时间对 CODCr、浊度去除率的影响沉降时间(min)处理后水质COD 去除率(%)浊度去除率(%)CODCr (mg/L) 浊 度10123.366.61370.3584.7320113.856.172.6387.1430115.157.572.3086.81由表可知，在最佳 PAC 加入量、pH 值、搅拌强度、搅拌时间的情况下，随着沉降时间的增加，CODCr、浊度去除率都有所提高，幅度约为 2%3%。但 10 min 后即趋于平稳，CODCr、浊度去除率几乎达到恒定。可知，沉降时间对 PAC 絮凝效果的影响不大。确定最佳沉降时间为 20min。3.5 PAC、AS 絮凝效果的对比实验硫酸铝（AS）又称明矾，是给水处理中较为常用的一种絮凝剂。无水硫酸铝为无色结晶，易溶于水。含水硫酸铝可带有 6、10、16、18、27 个结晶分子，常温下十八水合物较为稳定，为无色粉状或粉末晶体。本实验采用白色粒状 Al2(SO4)14318H2O 结晶体3。3.5.1 AS 最佳絮凝条件的确定及其与 PAC 絮凝效果的对比按照 PAC 实验的步骤，进行同样的实验。我们得出 AS 的最佳加入量为 1500 mg/L,最佳絮凝 pH 值为 8。在此最佳絮凝效果的情况下，AS 对印染废水的处理效果达到：CODCr 去除率达 68.74%，浊度去除率达 81.32%。与 PAC 絮凝效果进行对比，得表 7。表 7 PAC、AS 最佳絮凝条件及絮凝效果的对比絮凝剂加入量 (mg./L)处理后水质COD