聚合硅酸铁处理含砷废水的研究

第25卷 第12期 重 庆 环 境 科 学 2003年12月 聚合硅酸铁处理含砷废水 的研究 刘迎祥 ，田学芳 ，张 向京 ，刘玉敏 (1．河 北科 技 大学化 学与 制药工 程学 院 ，河北石 家庄 050018j2．河北 威远 集 团石 家庄化 工厂 ，河北 石 家庄 050031) 摘 要 ：砷化镓晶片生产过程中，产生大量废水 ，其中主要污染物是悬浮状态的砷化镓微粒。本文以水玻璃为原料 ，合成了无机高 分子聚合硅酸铁(PFSS)，并用它对此类含砷废水进行了混凝处理。条件实验 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明 ：在 PFSS的铁硅 比1：(O．5～1)、熟化时间 5～7d、使用 量 8～12mg／L、出水 pH一6～8时 ，混凝效果较好 ，出水达到了 GB8978—96的排放 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，且除砷效果优于常规混凝剂，用量较少 ，可作为 一 种新型无毒混凝剂推广使用。 关 键词 ：聚合硅酸铁 ；混凝剂 ；PFSS；砷化镓 ；含砷废水 中 圈分类 号 ：X703．1；TQ138．11 文献标 识 码 ；A 文章 编号 ：1001—2141(2003)12—0044—02 砷化镓 晶片生产过程中，在切割、研磨 、抛光等工序会产生 大量废水 ，其 中主要污染物是以悬浮状态存在的微米或纳米级 的砷化镓颗粒 。当前处理此类废水常用三氯化铁与高分子混凝 剂配合的混凝沉降法。这种 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 对砷的去除率有时偏低，常常 成为废水达标排放的瓶颈。聚合硅酸铁 (PFSS)是一种新型无 机高分子混凝剂，是在聚硅酸和铁盐混凝剂的基础上发展起来 的复合产 品，它同时具有 电中和作用和架桥作用 ，同时又克服 了聚硅酸保存时间短和单独使用铁盐时矾花较小的缺点[1]。本 文开发 了以水玻璃和硫酸铁为原料生产 PFSS的新工艺 ，并将 其 用 于 砷化 镓 生 产 废 水 的 处 理 ，取 得 了 较 好 的效 果 ，尤 其 是 对 砷含量 的降低 ，结果尤为理想。 1 实验 部分 1．1 仪器和药品 仪器 ：PHS一3C型数字酸度计 ，J6—1A型六联搅拌 器，砷 化氢发生装置及其它实验室常用仪器 药品：硫酸铁 ，硫酸 ，氢氧化钠 ，水玻璃 (模数为 3．2)及文献 [2]中要求的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 所用试剂 1．2 实 验步 骤 1．2．1 PFSS的制备 取一定量的水玻璃 ，用蒸馏水稀释成质量分数为 2％～4 (以 SiO 计 )的溶 液，放 入带搅 拌 的烧杯 中，调 节转 速 120r／ min，滴加质量分数为 1O％硫酸调 pH 至 2．5～3．5。lh后 ，再用 质 量 分数 为 1O％的 氢 氧化 钠 调 pH 至 某 一 值 ，微 热 ，再 加 入 一 定量质量分数 2O％硫酸铁溶液 ，并控制 pH 值在某一 范围内， 1h后停止搅拌。熟化一定时间后 ，调至某一 pH值 ，即得棕红色 的液体 PFSSE 。 1．2．2 PFSS混凝 效 果实 验 收 稿 日期 ：2002—11—12 作者简介：刘迎祥(1946一)，男，山西平定人 ，高级工程师。1968年毕业 于河北化肥工业学校，现主要从事 废水处理、系列无毒脱漆剂的研制 等 。 试 验 用水 取 白某 砷 化镓 晶片 生产 厂 ，外 观为 乳 白 色。经 分 析 原 水主 要成 分 见表 1。 表 1 实验 用水水 质 mg／L 于 500ml烧杯中加入 400ml废水 ，开动搅拌 ，控制转速为 180r／min，加入 一定 量 的 已制得 的 PFSS混凝 剂 ，并 随 时用 质量 分数为 10％NaOH 或 1O H SO 溶液调 pH 使其稳定在预定 值 。5min后 ，调节 转 速 为 60r／min直 至有较 大 矾花 产 生并 开始 沉淀时停止搅拌 。沉降 10min后 ，取上层清液(即出水 )测各项 指标。前期实验表明 ，砷的去除为此类废水的难点 ，因此 ，本研 究主要以降低砷含量为主要 目标 。 2 结果与讨论 2．1 铁 硅 比对 PFSS混凝 效 果 的影 响 药剂投加量为 10mg／L(以铁计 ，下同)，出水 pH控制为 7． 用熟 化 了 6d的不 同铁 硅 比的 PFSS对 所取 水样 进 行处 理 ，上 层 清液经分析，砷的脱除效果如表 2。 表 2 PFSS铁 硅 比不 同对混凝 效果 的 影响 从表 2中可以看出，随着 PFSS中硅含量的增加 ，砷的脱除 效果明显变好。这主要是因为硅含量增加时，水解产生 的聚硅 酸的量也增多，增大其卷扫聚集和吸附架桥能力 ，使矾花直径 增大，有利于沉降 ，进而提高 PFSS的处理效果 。但在实验中发 现 ，铁硅 比在 1：2以上时，絮体有上浮趋势，使后处理过程变 得 困难 [4]。 因此 ，较 佳 的铁硅 比应 为 1：(O．5～ 1)。 2．2 熟化 时 间对 PFSS混凝 效 果 的影响 分 别 取铁 硅 比为 1：1、熟 化 了 1～ 11d的 PFSS对 所取 水 样 进行 处 理 ，药 剂投 加量 为 10mg／L，出水 pH 控 制为 7，上层 清 液经分析 ，考察熟化时间对砷的脱除效果的影响。 维普资讯 http://www.cqvip.com 12期 刘迎祥等 ：聚合硅酸铁处理含砷废水 的研究 45 实验 结 果 表 明 ，随熟 化 时 间 的 延 长 ，出水 中砷 含 量 出现 先 降后升的情况，较佳的熟化时间为 5～7d。这种现象的出现与硅 酸的聚合度有关 。聚合度低(即熟化时间短 )时，分子链较短 ，吸 附和 卷扫 能力 较 差 ，随 熟化 时 间 的延 长 ，活性 硅酸 分 子链 变 长 ， 吸附和卷扫能力 明显加 强，提高了混凝效果 。但 熟化 9d后 ． PFSS中出现 了凝胶 ，混凝效果明显降低 。 2．3 使 用 量对 PFSS混凝 效果 的影 响 取 铁 硅 比 为 1：1、熟 化 了 6d的 PFSS对 所 取水 样 进 行 处 理 ，出水 pH 控 制 为 7，考察 使 用量 对砷 的脱 除 效果 的影 响 。 实验 结 果 表 明 ，随 PFSS用量 的增 加 ，砷 的脱 除 效 果 明显 变好。但用量大于 14mg／L时，出水 中砷含量的降低 并不明显， 且 处理 后 的水 显微 红 色 ，说 明水 中残 铁量 较 大 。因此 ，适 宜的 用 量应 为 8～12mg／L。 2．4 出水 pH 对 PFSS混凝 效 果 的影 响 取 铁 硅 比 为 1：1、熟 化 了 6d的 PFSS对 所取 水 样 进 行 处 理 ，药 剂投 加量 为 10mg／L。改 变 出水 pH值 。 实 验 结 果表 明 ，在 出水 pH 在 4～9的范 围 内 ，砷 含 量都 是 合 格 的 ，因此 ，PFSS处 理此 类 废 水 有较 强 的 pH 适 应性 。但 考 虑到环保对工业污水排放的要求，出水 pH可取 6～8。 2．5 PFSS与几 种 常用混 凝 剂 的对 比 在各 自适宜的操作条件下 ，考察 了几种不同的铁系混凝剂 对砷 的脱 除效 果 ，结 果 如表 3。 表 3 PFSS与几种常用混凝剂的效果对比 mg／L 由表 3中可 以看 出 ，在几 种 铁 系混 凝 剂 中 ，PFSS对 砷化 镓 废 水 中砷 的去 除效 果是 最 好 的 。聚合 硫 酸铁 和氯 化铁 处理 过 的 水颜色微红 ，残留铁量较 大，且需用高分子混凝 剂聚丙烯酰胺 配合使用，成本较高 。综合砷去除率和成本 ，PFSS有较大的优 势 。 3 结 论 3．1 合成 了对 砷 化镓 废 水较 有 效 的混 凝 剂 PFSS，并成 功 用 于 此类 废水 的处 理 中。 3．2 实验 证 明 ，利 用 PFSS处 理砷 化 镓 废水 的 较 优 工 艺 条 件 为 ：混 凝 剂 中铁硅 比 1：(O．5～ 1)、熟化 时 间 5～7d、使 用 量 8～ 12mg／1 、出水 pH：6～8。在 此 条件 下 ，出水 中各 项指 标 的测 定 值见表 4，完全符合排放标准。 表 4 出水水质分析 mg／L 丫 ’r—r 丫 丫 丫 丫 丫 ’r _ (上 接第 43页 ) 由于常数项没有通过 t检验 ，因此上述模型是在令其为零 的条件下建立的。比较上述方程发现，当剔除 2个异类化合物 后 ，方程(2)的相关性无明显变化 ，但是当剔除 2类 4个化合物 后 ，方程(3)的标准误差有所降低 ，尤其是 当剔 除 3类 8个化合 物后 ，方程 (4)的相关性更加显著，标准误差进一步降低 。已有 许 多研 究 表 明 基 于结 构 相 似 的 系列 化 合 物 建 立 的 QSBR模 型 具有更高的可靠性和实用性 。 模型(1)一(4)表明所研究化合物的生物降解性主要与取 代基的电子效应有关。分子最高 占据轨道能 E“o o与分子电离 势相关 ，可以作为分 子给 出电子能力的量度，E“o o均为负值 ， E“O O负值越 大，表明这一轨道 中的电子越稳定 ，该分子给 电子 的能力越小。对于所研究的化合物而言，EH0M0与生物降解性呈 负相关 ，即 E“o o负值越高 ，BOD越大，化合物越易被江水细菌 降解。化合物的生成热是分子稳定性的量度 ，并与分子大小有 关。Hr与 BOD亦呈负相关 ，即Hr值越低，BoD越大，化合物越 易被江水细菌降解 。 3．3 通 过 与几 种 常用 的铁 系混 凝 剂 比较 表 明 PFSS除 砷 效 果 优 于 常规混 凝 剂 ，且用 量 较小 。 4 参考文献 1 汤鸿霄．无机高分子复合絮凝剂 的研{嘲趋 向．中国给水排水，1999， 15(2)：1～ 4． 2 国家环保局《水和废水监测分析方法》编委会．水和废水监测分析方 法．北京：中国环境出版社，1989． 3 吕松，袁斌，鄱丽娟．聚合硅酸铁盐类混凝剂研究进展．华北电力技 术 ，2001，(11)：11～ 12，19． 4 胡 翔 ，周定．聚硅 酸 系列 混凝 剂混 凝过 程 的动 力学 和机 理研 究．水处 理技 术 ，1999，25(2)：114～ 117． 6 参 考文献 1 Layton A C and Lajoie C A ．Molecular Diagnostics for Polychlori— nated Biphenyl Degradation in Contaminated Soils． Ann N Y Academic Science Press，1994． 2 叶常明．多介质环境问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 研究．北京：化学工业出版社，1998． 3 王连 生．有 机 物定 量 结构 一活性 相关 ．北 京 ：中 国 环境 科 学 出 版社 ， 1993．76～ 80． 4 De arden J C，Nicholson R M ．The Prediction of Biodegradabi1ity by Use of Structure—Activity Relationships：Correlation of Biological Oxygen De mand with Atomic Charge Difference．Pestic．Sci．。1986， 17：305～ 310． 5 刘次全．量子生物学及其应用．北京 ：高等教育出版社，1990． 6 De arden J C，Cronin M T D．Quantitative Structure Biodegradability 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