SE-I型混凝剂在水处理中的应用

Posted 2023-01-13 质量

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SE-I型混凝剂是在聚合氯化铝(PAC)的基础上研制出的一种具有较高相对分子质量的新型无机高分子净水剂，主要成分是铝盐，并含有适量的硫酸根和硅酸盐。它对水体中带负电荷的胶体颗粒具有较强的吸附电中和作用和吸附架桥作用，具有优良的净水效果。
SE-I型混凝剂是质量分数为10%左右(以Al2O3计)的液体，pH值3.0～3.5，碱化度(B)在65%左右。另外还含有少量可提高其产品相对分子质量的成分。本文利用透射电镜观测了SE-I和PAC的结构形貌，利用微孔滤膜超滤法研究了这两种混凝剂的相对分子质量分布，实验了处理各种水的效果。
1 实验部分
1.1 主要仪器及材料
JEM-100CXII型透射电镜，B-1A型超滤器以及各种截留相对分子质量的超滤膜，DC-506型实验搅拌机，pHS-2型酸度计，YZD-1A型液体浊度计，UV-754型分光光度计，TL-1A型COD速测仪。
PAC工业品(液体)，B=66.5%，Al2O3质量分数为10.5%。
1.2 混凝实验方法
于快速搅拌下(200r/min)向500mL水样中加入一定量的混凝剂(以产品浓度计投加)，继续搅拌2min后，转入慢速搅拌(40r/min)10min，静置沉降10min，取上清液测定有关水质。
2 实验结果与讨论
2.1 SE-I与PAC的结构形貌
采用透射电镜进行观察，结果见图1。

结果表明，无论是SE-I还是PAC，其聚合物都呈枝化结构，但二者的枝化程度和尺寸大小存在差异。SE-I混凝剂聚合物的最大枝化长度可达31.6μm，而PAC混凝剂聚合物的最大枝化长度为22.1μm。这说明在混凝处理水时，SE-I较PAC具有更多的作用点可对水体中的胶体物质起作用，具有更强的吸附架桥能力，因而应具有更好的净水效果。
2.2 SE-I和PAC的相对分子质量分布
采用超滤法测定相对分子质量。超滤是一种压力驱动的膜分离过程，当溶液在压力下接触滤膜的表面时，溶液中相对分子质量较小的溶质可透过膜，相对分子质量较大的溶质则被膜截留在原液中，使大、小相对分子质量的溶质相分离。
相对分子质量测定是对无机高分子混凝剂中聚集体量化的一个重要的手段，它有着对聚合形态的研究以及混凝机理的准确解释。超滤分级的结果见表1。

结果表明，相同B值的SE-I的表观规范相对分子质量大于PAC的表观相对分子质量。这说明SE-I较PAC对水体中的胶体污染物质具有更强的吸附架桥能力，可获得更好的净水效果。
2.3 混凝处理水的效果
2.3.1 净化处理油田含油污水
在油田二次采油过程中，采出的原油含有大量的水分，含水率高达70%～95%，原油需脱水后送到炼油厂进行炼制加工，脱出的污水含有大量的油污、SS等。为了节约水资源，减轻油污对环境的污染，目前基本上都是把油田含油污水净化处理后再回注到地下，以增加地压，提高采油率。就净化手段而言，主要是投加混凝剂进行混凝净化处理。
以胜利油田采坨四污水站的含油污水为处理对象进行实验，水样水质如下：SS65.3mg/L，含油量320.4mg/L，pH7.43，浊度237.2NTU，水温54℃。实验结果见图2。

结果表明，SE-I的除油效果优于PAC。实验过程中发现，SE-I较PAC形成絮体的速度快，矾花大，上清液透亮。SE-I之所以具有良好的处理效果，原因在于SE-I具有更大的相对分子质量，对油污具有更强的吸附架桥能力使其易于凝聚在一起与水分离所致。
2.3.2 处理煤矿矿井废水效果
以兖州矿务局南屯煤矿矿井废水进行实验，水质如下：SS250～400mg/L，COD200～300mg/L，浊度150～400NTU，pH8.0左右。结果见表2。

结果表明，在相同投加量下，经SE-I处理后的水其SS、COD和浊度都较PAC的处理效果好，这表明SE-I型混凝剂也是一种优良的煤矿矿井废水处理剂。
2.3.3 处理水库水效果
卧虎山水库水是济南的主要饮用水水源，该水库水的平均水质情况如下：浊度24.0NTU，pH8.24，SS14.0mg/L，总硬度11.89mg/L(以CaCO3计)，COD14.56mg/L，色度18.5度。该水库水需经过混凝、过滤和消毒处理达到饮用水标准后方可用作饮用水。在水温为12℃条件下，SE-I与PAC混凝处理卧虎山水库水的实验结果见表3。

结果表明，SE-I较PAC具有更好的除浊和脱色效果。
3 结论
在SE-I型混凝剂中，由于采用了新的制备工艺，添加了适量的可提高铝盐聚合度的物质，结果使得制备出的SE-I型混凝剂较PAC具有更高的相对分子质量和更大的枝化度，增强了其对胶体污染物质的吸附架桥能力，提高了其除油、去除COD、除浊和脱色效果，成为一种高效实用的水处理剂。