造紙廢水脫色用絮凝劑PSiAFCC制備及性能

　　聚硅酸是一種傳統(tǒng)的助凝劑，也能單獨作為絮凝劑使用，它具有原料來源廣、無毒、成本低等特點，但其穩(wěn)定性差，不易儲存，需現(xiàn)用現(xiàn)配，因而影響了它的使用和推廣.某些金屬離子有抑制硅酸聚合，延緩其膠凝的作用，近年越來越引起國內(nèi)外研究者的關(guān)注.本文在前人工作的基礎(chǔ)上，以鋁鈣礦、酸洗廢液和工業(yè)水玻璃等為主要原料制備無機(jī)高分子絮凝劑——聚硅酸鋁鐵鈣PSiAFCC，重點考察硅酸活化pH、聚硅酸活化時間、制備PSiAFCC時的pH和Si、Al、Fe三者的摩爾比等因素對PSiAFCC性能的影響，進(jìn)一步優(yōu)化制備條件，并對該絮凝劑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步分析，為將其應(yīng)用于造紙廢水的脫色處理奠定基礎(chǔ)。

　　材料

　　工業(yè)水玻璃(模數(shù)為3.1，SiO2含量為28%)、18.5%鹽酸;鋁鈣溶出液、鐵溶出液、聚硅酸。

　　儀器與制備流程

　　制備所需的主要儀器有磁力攪拌器和酸度計.

　　絮凝劑樣品的性能分析

　　將絮凝劑PSiAFCC和聚合硫酸鋁(PFS)濃縮干燥，得到固體樣品.用XL-30掃描電鏡觀察二者的晶體形貌;用Q50TGA(ThermogravimetricAn-alyzer)熱重分析儀對PSiAFCC進(jìn)行熱重分析。

　　PSiAFCC絮凝劑的聚合性能表征

　　鋁鹽和鐵鹽在共聚反應(yīng)前后物理化學(xué)性質(zhì)均發(fā)生改變.它并不等同于鋁鹽、鐵鹽的簡單混合，而是通過化學(xué)聚合反應(yīng)所制備出的一種新型絮凝劑.可以用以下幾種方法證明鋁、鐵離子發(fā)生了共聚反應(yīng)：(1)加入KF溶液法.通常情況下，水和鋁離子、水和鐵離子與KF反應(yīng)會產(chǎn)生白色沉淀，而PSiAFCC復(fù)合絮凝劑中加入KF溶液后，并無白色沉淀產(chǎn)生，這說明絮凝劑中鋁、鐵不是單純以離子狀態(tài)存在，而是以聚合態(tài)存在.(2)黏度對比法.制備PSiAFCC復(fù)合絮凝劑的原料鋁溶液和鐵溶液均為真溶液，其黏度為4,mPa·s(16℃)，接近水的黏度;而合成熟化反應(yīng)后的絮凝劑為紅棕色黏稠狀液體，其黏度為7,mPa·s(16℃)，說明形成了無機(jī)高分子結(jié)構(gòu)。

　　(1)考慮到在聚合反應(yīng)中Al3+、Fe3+離子與硅酸聚合速度的差異，制備過程中應(yīng)先引入Al3+離子、再引入Fe3+離子，使鐵鹽和鋁鹽實現(xiàn)了交叉共聚，通過采用加入KF溶液法說明絮凝劑中鋁、鐵不是以離子狀態(tài)存在，同時借助掃描電鏡對絮凝劑的結(jié)構(gòu)及形貌分析表明，PSiAFCC中硅與鋁、鐵離子之間存在著作用鍵，形成了高分子結(jié)構(gòu)而以聚合態(tài)存在。

　　(2)熱重分析表明，絮凝劑PSiAFCC存在較多的羥基，在一定溫度范圍內(nèi)有較好的熱穩(wěn)定性，對制備固體產(chǎn)品具有指導(dǎo)意義。