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一种净化含铁装饰原纸污泥的液体聚合硫酸铁的制备

发布时间:2016年7月6日     点击数:2241

造纸工业是传统的用水大户,也是造成水污染的重要污染源之一。造纸废水中固形物含量高、产泥量大,一般是同等规模市政污水处理厂的5~10倍。随着《制浆造纸工业水污染物排放标准>GB3544-2008)的实施,造纸废水的处理率和处理程度进一步提升,造纸污泥产生量急剧增加。因此,造纸污泥的无害化处理与处置已成为继造纸废水后又一个亟待解决的环境问题。传统的处理与处置方法主要有是填埋和焚烧。填埋法简便易行,但需要占用大量土地,而且,若处理不当,容易引发地下水与土壤等的污染。据报道,我国将逐步限制未经无机化处理的污泥填埋嘲。焚烧可以有效地实现污泥的减量化,亦可回收热量,然而目前焚烧的一次性投资和处理成本较高,且焚烧烟气需进一步处理。近年来,利用污泥中的有效成分生产高附加值产品,实现造纸污泥的资源化利用成为新的研究热点。如以造纸污泥中的碳酸钙为原料,制备复合填充剂及建筑材料;利用纤维素生产活性炭嘲、磨浆助剂、乙醇、乳酸;利用其中有机成分制成土壤改良剂。

随着人造板、地板、家具等装饰业的快速发展,装饰原纸的需求量日益增加。2012年,我国装饰原纸产销量达49.4万t。有色装饰原纸着色过程中往往添加氧化铁颜料,使得造纸废水中含有一定量的氧化铁,经过混凝沉淀处理后,这部分铁最终沉积在污泥中。测定结果表明,这类装饰原纸生产废水污泥中铁含量约为8%~10%。本实验以装饰原纸生产废水污泥中的铁为原料,制备得到水处理中广为应用的无机高分子絮凝剂液体聚合硫酸铁(聚铁),并考察了自制聚合硫酸铁对制药厂废水、造纸厂废水的实际絮凝效果,以期为装饰原纸生产废水污泥的资源化利用提供一种可行的方法。

1实验

1.1原料及药品

装饰原纸生产废水污泥似下简称装饰原纸污泥,全铁含量8.98%),取自浙江杭州临安海鑫纸业有限公司;废铁屑,取自温州大学精工实习基地;聚合氯化铝(pAC,Al2O3含量10%)、聚合硫酸铁(全铁含量11.2%)为工业纯,市售;制药厂废水,CODc,为5120mg/L,取自浙江嵊州某制药厂;造纸废水,CODcr216mg/L,取自浙江杭州临安海鑫纸业有限公司废水处理调节池;其他试剂均为分析纯。

1.2实验方法

1.2.1聚合硫酸铁的制备

(1)酸浸反应

聚合硫酸铁的制备分为酸浸反应和氧化反应2个阶段。在酸浸反应段,将装饰原纸污泥自然晾干后于105℃干燥、粉碎、过120目筛。称取160g,溶于600mL20%的H2SO4中,于40~90℃下低速搅拌反应2—6h后,冷却、离心,得到含铁滤液。取250mL含铁滤液,加入35g废铁屑曲于污泥中铁离子浓度稍低,故需补充适量铁),55℃下反应直至不再产生气泡,过滤去除多余的铁屑。

(2)氧化反应

向上述滤液中加入一定量的NaCl03,nNaCl03):n(Fe2+)=0.17~0.20):1,20~50℃氧化反应1~5h,冷却至室温即得到液体聚合硫酸铁。测定聚合硫酸铁的各项指标密度、pH值、全铁含量、盐基度、Fe2+含量、不溶物含量)。

1.2.2聚合硫酸铁絮凝实验

量取500mL制药废水和造纸废水,分别加入自制聚合硫酸铁、市售聚合硫酸铁和PAC,快速搅拌60s,慢速搅拌10min,静置0.5h后用针筒抽取上清液,测定COD。

1.2.3分析方法

密度、pH值、全铁含量、盐基度、Fe2+含量、不溶物含量等参照GB14591-2006标准方法进行测定;COD采用重铬酸钾法测定。

通过以上实验及结果分析,可得出以下结论:

1、采用H2SO4从装饰原纸生产废水污泥中提取铁,然后通过NaCl03氧化制备得到了无机高分子液体聚合硫酸铁(聚合硫酸铁),其密度1.461g/cm3、全铁含量11.12%、盐基度13.33%、Fe2+含量0.05%、不溶物含量0.21%,即各项性能指标符合GB14591-2006液体聚合硫酸铁一级标准要求。

2、污泥中铁提取的适宜条件为:酸浸反应温度90℃,反应时间5h;NaCl03氧化反应制备聚合硫酸铁的适宜条件为:nNaCl0,):n(Fe2+)=0.18:1,氧化反应时间3h。

3、对自制的聚合硫酸铁进行了废水絮凝实验,并与市售的聚合硫酸铁和PAC的絮凝效果进行了比较。结果表明,相同用量下,3种絮凝剂对造纸废水的絮凝效果CODcr去除率由大到小)依次为:自制聚合硫酸铁>市售聚合硫酸铁>市售PAC。随着絮凝剂用量增加,3种絮凝剂对造纸废水CODcr的去除效果均呈先上升后下降的变化。自制聚合硫酸铁处理造纸废水适宜用量为30~45mg/L。自制聚合硫酸铁和市售聚合硫酸铁对制药废水CODcr去除效果无显著差别,且随其用量增加,CODcr去除率快速增大后基本保持不变。自制聚合硫酸铁絮凝处理制药废水的用量以20—30mg/L为宜。

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