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探討高效聚合硫酸鐵生物絮凝劑的生產技術

         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。下面鴻暢化工分享探討高效聚合硫酸鐵生物絮凝劑的生產技術。

       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。​

一、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。
1、制備工藝
1)連續式制備工藝   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)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、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。
二、高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵性質:
1、pH值的測定
    在制備過程中,嗜酸菌生命過程消耗一定酸,使pH值升高。用pHS-2C型數字式酸度計及復合電極直接測量pH值,pH=1.95-2.18(15℃),比一般聚合鐵的pH值高,對系統的腐蝕性較弱。
2、全鐵的測定
用重鉻酸鉀法(SnCl2-HgCl2法),測得全鐵的范圍為38.1-40.5g/L。
3、鹽基度的測定
    參照《化學工業標準匯編一水處理藥劑》中提供的方法,測得鹽基度范圍為20.85%-23.97%,與普通聚合鐵相比,具有較高的鹽基度。鹽基度越高,絮凝效果越好。
4、COD的測定
高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵中微生物及其部分代謝產物屬有機物質,高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵中COD的測定參照3.3標準中提供的方法(重鉻酸鉀法),測得COD為80.5-120.6mg/L高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵的COD值與其良好的混凝性能有密切關系,有必要將COD作為高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵的性質指標之一。    
三、微量組分的測定:
     高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵中含有大量的鐵,使其呈紅褐色,影響各項測試,因此用優級純NaOH沉淀其中鐵,過濾定容,作為試樣。
K十含量為5.51μg/L(采用267型原子吸收分光光度計,標準加入法),Ca2+含量為66.81μg/L(采用267型原子吸收分光光度計),Mg2+含量為70.20μg/L(采用267型原子吸收分光光度計),Pb含量為3.125mg/L(采用日本島津A-6800型原子吸收分光光度計),As未檢出,N03-含量為0.85mg/L(采用日本島津UV-250紫外一可見光分光光度計),P043-含量為0.715mg/L(采用流動注射分光光度法)。
通過分析測定得出了高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵的基本性質及其中各微量組分的含量,參照飲用水標準,其含量不影響飲用水的處理。各種組分含量極低,不影響混凝出水水質。另外,高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵的性質穩定,長期存放(近2年),各項指標均未發生明顯變化。
四、高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵性能研究
    通過2年多的實驗研究和某制藥廠的應用表明,高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵具有良好的除濁、除有機物性能,加藥量在30mg/L左右,濁度去除率達85%以上,COD去除率為65%以上。高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵不是傳統意義上的聚合鐵,它不僅聚合度高,而且其中含有部分微生物生物體,在混凝過程中,可催化氧化水中有機物,起到凝聚結晶核心作用,其本身的粘性又有助凝作用,能吸附較大分子的溶解態有機物。
     高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵成品中所含的COD物質,主要是微生物及其代謝產物,使用時,不但不會造成出水的COD值增加,相反會使其大大降低。這些物質在混凝、澄清過程中,可被礬花有效帶出,而且這些物質本身具有絮凝作用。這也正是高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵的一個顯著特點。實驗證明,高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵經混凝、澄清、過濾后未帶入后續處理系統,出水中也未檢出生產所用的菌種。而且在產品中不含有大量不發生混凝作用的電解質,不會造成水中含鹽量增加,可減輕除鹽工藝運行成本。
五、總結
     高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵的制備工藝具有投資少、設備簡單、操作方便等優點;條件溫和,可在常溫常壓下進行;無污染,可實現清潔生產;生產成本極低。高效絮凝劑生物聚合硫酸鐵產品鹽基度高,酸度低,含有的微生物可提高活性泥渣的活性,處理效果好。產品的除濁、除有機物性能好,對pH適應范圍寬,對水溫不敏感,對低溫、低濁水也有很好的處理效果。用量少,噸水處理成本低。形成的礬花密實,沉降速度快,可提高出水能力。
      上述探討了高效聚合硫酸鐵生物絮凝劑的生產技術,供參閱。想了解更多信息請關注河南鴻暢化工,河南鴻暢化工有限公司提供多種優質聚丙烯酰胺供大家選擇和全方位技術支持,適合現場特定工藝設備要求,幫助客戶優化各項處理指標,以誠信為本、服務為前提,做到售前、售中、售后服務,真誠歡迎新老客戶前來選購! 

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