稳定性聚合氯化铁的研制
文献类型：学位论文
| 作者 | 孟军 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2002 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 汤鸿霄 ; 栾兆坤 |
| 关键词 | 聚合氯化铁(PFC) 混凝过程 稳定剂 碱化法 氧化法 Polyferric chloride Coagulation Stabilizer Basification Oxidation. |
| 其他题名 | The Preparation and Use of Stabilized Polyferric Chloride(PFC) |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 本论文主要目的是研究无机高分子絮凝剂—稳定性聚合氯化铁（PFC）的制备工艺，使其适用于实际生产过程。通过对生产原料的选择，制备工艺的优化，及实用效果的实验测定，结果表明：在稳定剂存在的条件下，采用氧化法制备聚合氯化铁（OPFC）不仅可以获得稳定的产品品质和良好的实用效果，而且生产成本低廉，适于实际生产过程，并已成功实施，取得了较好的经济和社会效益。 本论文主要研究内容及结果如下： 1. 迄今为此, 聚合氯化铁的制备大都采用氯化铁加碱部分中和的方法（BPFC）。在商品浓度（>1mol/L）的条件下，这种方法所得到的产品短时间内（<10hr）即发生浑浊沉淀，因而降低了混凝效能。在近十年研究的基础上，本论文探讨了不同的磷酸盐作为稳定剂在BPFC 溶液中的稳定效果，及对铁盐溶液形态分布和混凝、沉淀过程的影响。结果表明：磷酸盐（AP）和磷酸二氢盐（AH2P）为可实际应用的稳定剂；流动电流研究表明在P/Fe 比为0.07 附近对混凝较为有利；形态分析及混凝和沉淀实验证实稳定剂改变了铁溶液的水解转化途径，磷酸根参与了混凝中的水解成核过程，对沉淀形态会有影响。 2. 通过对碱化法制备高浓度聚合氯化铁的工艺研究（BPFC），探讨了碱的种类和稳定剂的不同加入时机对形态分布的影响，碱化剂加入速度及碱化度对稳定性的影响。研究结果表明：作为碱化剂NaHCO3 略优于NaOH；先加入稳定剂的制备方法对PFC 的稳定及混凝特性有利；合适的碱加入速度对PFC 的稳定比较有利；在B=0.4 的区域内PFC 的稳定性最差，在制备过程中应尽量避开这一区域。红外光谱分析进一步证实稳定剂的不同加入时机影响其发挥稳定作用。 3. 针对碱化法制备PFC 稳定性还有待提高，产品的成本较高等问题，结合上述对稳定剂的研究结果，实验研究了酸洗废液氧化法制备聚合氯化铁的工艺过程（OPFC）。由于在酸性条件下氯化亚铁的氧化水解过程未见研究报道，论文首先研究了二价铁离子的氧化反应过程，确定了影响氧化水解过程的主要因素。在此基础上，研究了初始酸含量，氧化剂加入方式及速度，和调节碱化度所用酸的加入时机分别对聚合氯化铁形态分布，稳定性及混凝特性的影响。结果表明：初始酸含量过高（>0.6mol/L）不利于稳定剂发挥稳定作用，氧化剂选用溶液形式投加，每100ml 溶液，投加速度为1-6.5mmol/min；用于调整碱化度的酸在氧化剂之后加入，对高浓度聚合氯化铁的混凝效果和稳定性的提高有较好的影响。反应的转化率计算表明适当地提高酸浓度，及密封反应器可以减少原料的消耗。红外光谱分析证实不同工艺制备过程对稳定络合作用有很大影响。 4. 聚合氯化铁絮凝剂的应用特性研究及两种制备工艺的对比表明： （1） 两种方法制备的PFC 在给水处理中都略优于传统絮凝剂和聚合硫酸铁（PFS），特别在炼油废水处理中，其优势更为明显。混凝沉淀的扫描电镜显示，聚合氯化铁絮凝剂水解过程中可形成有较大比表面和吸附能力的致密褶皱状矾花结构，利于增强混凝效果。 （2） 研究了PFC 的腐蚀特性，与氯化铁相比，PFC 可有效降低铁盐的腐蚀能力。随着PFC 碱化度的升高其腐蚀性降低。 （3） 透射电镜照片表明：氧化法制备的聚合氯化铁与碱化法制备的聚合氯化铁样品相比，降低了成核结晶过程的可能性。同时氧化法制备聚合氯化铁成本更低，有较好的市场竞争力。 5. 聚合氯化铁的深床过滤实验表明，聚合氯化铁适用于微絮凝-深床过滤工艺。与其他絮凝剂相比，聚合氯化铁絮凝剂中预制聚合物有较强的吸附性能，形成的絮体快，脱水性好，能有效控制水头损失的增长，并利于降低床深。总之，本文的研究表明聚合氯化铁有很好的发展和应用前景。 |
| 学科主题 | 环境水质学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-08-23 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/672]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 孟军. 稳定性聚合氯化铁的研制[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2002. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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