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高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵的制備及性能研究

作者: 來源: 日期:2018-01-29 17:02:57 人氣:26791
1引言


混凝過程是給水和廢水處理眾多工藝流程中不可缺少的前置單元操作技術。混凝處理效果的好壞往往決定著后續過濾過程的效果,進而影響整個水凈化工藝的出水質量和處理費用。混凝過程的關鍵在于選用合適的混凝劑(絮凝劑)以及適當的投加劑量。因此,近年來水處理工作者在研究制備高效、價廉的混凝劑方面做了大量工作。


聚合硫酸鐵(簡稱PFS)是當前工業生產量較大、應用較廣的一種無機高分子絮凝劑,它具有用量少、效率高、沉降速度快、適用pH范圍寬等優點。目前生產PFS的方法很多,例如空氣催化氧化法、氯酸鉀(鈉)氧化法、硫鐵礦灰加壓酸溶法、四氧化三鐵礦酸溶氧化法、霧化法等。這些方法生產條件苛刻,反應時間長,溫度高,使用的亞硝酸鹽催化劑可致癌,生產過程會產生對環境不利的氮氧化物。為此,我們進行了PFS的生物催化氧化制備研究,利用恒化器原理和SBR技術,研究制取了一種新型高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵(簡稱高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵),并對其性質和性能進行了分析和研究。


2高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵制備


2.1方法及原理


在篩選和馴化基礎上,優選T.f97等4種以嗜酸好氧自養菌為主的微生物混合菌種,作為生物催化劑。以工業硫酸鐵為原料,配制一定濃度的FeS04溶液,用H2S04調節pH值,加入合適的營養物質,引入混合菌種,作為料液。在室溫下鼓入空氣作氧化劑,FeS04在微生物作用下經氧化、水解、聚合反應即生成高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵。


2.2制備工藝


2.2.1連續式制備工藝


連續式制備工藝流程如圖1所示。
圖1 連續式生產工藝流程
高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵的制備及性能研究

料液中的FeS04在微生物的催化氧化作用下,逐步氧化、水解、聚合,在不同的反應器中,反應逐步進行,最終制得成品的高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵。


2.2.2序批式制備工藝


序批式制備是基于SBR技術,工藝流程如圖2所示,系統只設1個單元,在不同時期發揮不同作用,分為3個階段。在進料期按比例加入FeS04溶液、菌種及氮、磷、鉀等營養物質,作為料液;在反應期鼓入空氣,控制溫度在25℃左右,使微生物快速生長代謝;生成的高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵可在排液期排出,并留存一定量成品溶液作為下次反應的母液。
 


2.3制備條件


經實驗確定制備工藝的最佳條件:反應溫度為25℃左右,此為微生物菌種的適宜生存環境;初始pH值為1.4-1.7,用H2S04調節;H2S04與Fe2+的最佳摩爾比為1:8左右;反應時間為16-31h,母液留存越多,反應時間越短。

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