聚合双酸铝铁的合成及其对印染废水的处理

田丽娟

摘 要：以废弃物铁屑、铝屑、硫酸、盐酸、氯酸钠为原料合成混凝剂聚合双酸铝铁，并以印染废水作为处理对象，探讨合成因素不同时，聚合双酸铝铁对废水的不同处理效果。通过正交实验得到最佳合成条件为：盐酸与硫酸用量比为1：2，反应温度为65 ℃，铝铁投料比为1：1.3，酸过量为20%，此时对印染废水的COD去除率达到45.7%，色度去除率达到86%。

关键词：聚合双酸铝铁，合成，混凝

中图分类号：TF6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-0-02

聚合双酸铝铁（PAFCS）是近年来研究的一种新型的复合型无机高分子混凝剂，它含有SO42-和Cl-，分子结构庞大，吸附能力强，兼有铝盐混凝剂和铁盐混凝剂的特性，在水质净化中比传统的聚合氯化铝、硫酸铁、硫酸铝净化效果更好。[1]

2004年朱文明等采用机械废弃物废铝屑、铁屑与混酸（硫酸和盐酸）进行聚合反应制备了PAFCS，研究了不同合成样品对造纸厂废水浊度的处理效果。该文研究以铝屑、铁屑、混酸（硫酸和盐酸）及氯酸钠合成PAFCS，并试验了不同合成样品对印染废水COD的处理效果。

1 实验过程及方法

1.1 废水来源、水质

实验所用的印染废水取自常州纺织园区污水处理厂的原水，该废水由纺织园区的印染废水和生活污水组成，其中印染废水大约占95%。印染废水中含有有机化合物、无机盐类和溶剂等污染物，呈墨绿色，并含有少量固体物质。原水水质指标如表1。

1.2 水质分析方法

COD的测定采用重铬酸钾法[2]，pH值的测定采用酸度计法，色度的测定采用稀释倍数法。

1.3 混凝实验

1.3.1 仪器及药品

主要仪器有97-2双向磁力搅拌器、PHB-9901 pH计，主要药品有重铬酸钾（优级纯）、硫酸亚铁铵（分析纯）、硫酸银（分析纯）、pH缓冲溶液。

1.3.2 混凝方法

在室温条件下，用量筒量取100 mL水样放至250 mL烧杯中，调节水样的pH值为8.0，将烧杯置于磁力搅拌器上，按照1.0 g/L的投加量边搅拌边投加混凝剂PAFCS，先快速搅拌1 min，再慢速搅拌2 min，然后静置30 min，从烧杯中取上清液，分析测定其COD、色度、pH值。

1.4 合成实验

1.4.1 仪器及药品

合成混凝剂PAFCS所用仪器主要有：250 mL三颈圆底烧瓶、玻璃温度计、回流冷凝管、电动搅拌仪、HH数显恒温水浴锅、电子天平，主要药品有铝屑、铁屑、3 mol/L硫酸、3 mol/L盐酸、氯酸钠、10%NaOH溶液。

1.4.2 合成方法

以正交表2.2中的第1号样品为例，分别用10%NaOH溶液和蒸馏水清洗废铝屑和废铁屑，将一定量的铝屑和铁屑混合物（铝和铁物质的量之比为1∶1）置于烧杯内，加入混酸100 mL（3 mol/L盐酸和3 mol/L硫酸的体积比为1∶3），缓慢开动搅拌器搅拌溶液，待无气体产生后将混合液放入装有温度计的250 mL的三颈圆底烧瓶中，将圆底烧瓶置于已经加热至45 ℃的水浴锅，加入20 mL混酸，再过25 min后加入前面所加氯酸钠总量的50%，5 min后停止加热，此时溶液呈红褐色，趁热过滤，最后将该溶液浓缩到100 mL。

2 实验结果与分析

2.1 合成因素与水平设定

聚合双酸铝铁的合成采用四因素三水平，选择L9（34）正交表，合成因子与水平见表2。

2.2 合成结果及混凝效果

合成的9种PAFCS混凝剂样品对印染废水的处理效果及正交试验分析见表3，极差分析以混凝后上清液COD为考察指标。

表3中数据表明：

①根据表中COD极差大小分析，影响PAFCS混凝剂制备条件的因素主次顺序依次为：盐酸与硫酸用量比>反应温度>铝铁投料比 >酸过量；

②由表中各因素COD水平值的均值可见各因素中较佳的水平条件分别为：盐酸与硫酸用量比=1∶3或1∶2，反应温度=65 ℃，铝铁投料比=1∶1.3，酸过量=20%，即最佳合成条件为A1B1C2D3或者A1B2C2D3，其中计算分析出的A1B2C2D3条件下合成的样品恰好是正交实验表2.2中的4号样品，也是9种样品中处理效果最好的样品。

在A1B1C2D3条件下合成PAFCS，将其与A1B2C2D3条件下合成的4号样品进行比较，实验结果如表4。

根据表4得出结论：最佳合成条件为A1B2C2D3，即盐酸与硫酸用量比=1∶2，反应温度=65 ℃，铝铁投料比=1∶1.3，酸过量=20%。以最佳样品处理印染废水，所得上清液的水质指标分析如表5。

3 结语

（1）以铝屑、铁屑、混酸（硫酸和盐酸）及氯酸钠合成PAFCS，通过正交实验合成的9种PAFCS样品对印染废水进行混凝实验，混凝沉降后上清液的COD去除率可达到42.7%～45.7%、色度去除率可达到82%～91%，混凝后沉渣较少，为21%～25%。

（2）以COD为考察指标，PAFCS的最佳合成条件为：盐酸与硫酸用量比=1∶2，反应温度=65 ℃，铝铁投料比=1∶1.3，酸过量=20%，此时COD去除效果最佳。

（3）将废物合成混凝剂PAFCS用于印染废水的治理，混凝效果好，而且还达到了以废治废的目的，发展前景乐观。

参考文献

[1] 谢远红，李红莲.聚合双酸铝铁对印染废水的混凝效果研究[J].资源环境与工程，2008，22（6）：622.

[2] 奚旦立，孙裕生，刘秀英.环境监测[M].北京：高等教育出版社，2004：562-564.