聚合锆盐絮凝剂的制备及絮凝性能研究

＊任宏伟 白小虎 袁铁寒 胡佳慧 谭江妹

（西北民族大学化工学院 甘肃 730300）

聚合锆盐絮凝剂的制备及絮凝性能研究

＊任宏伟 白小虎 袁铁寒 胡佳慧 谭江妹

（西北民族大学化工学院 甘肃 730300）

本研究将氧氯化锆预制水解，制备不同盐基度的聚合絮凝剂，利用絮凝法考察了聚合锆盐絮凝剂制备过程中盐基度对其除浊效果的影响。结果表明，聚合锆盐絮凝剂除浊的最佳盐基度为0.9，在锆投加量为28mg/L时，对高岭土去除率达到99.2%，并且提高盐基度可以降低絮凝剂对pH值的影响，因此可以作为一种新型的净水药剂，有良好的应用前景。

聚合锆盐絮凝剂；盐基度；除浊

近年来，水环境中出现的矛盾越来越突出，随着人们环境意识的增强及我国可持续性发展战略的实施,防止污染、保护环境的工作已引起各级政府的高度重视。废水是环境最大的污染源,如何治理不同行业的废水,使其达到排放标准是目前迫切需要解决的问题。废水处理的方法很多,有生化法、吸附法、化学氧化法、离子交换法、电渗析法、絮凝沉淀法等,其中絮凝沉淀法作为废水处理的一种重要方法，是一种应用最广泛、经济、简便的水处理技术。通过絮凝作用，可使污水中悬浮微粒形成矾花，并在沉降过程中互相碰撞，使絮状物颗粒变大逐渐沉淀于底部，最后经水处理构筑物将其分离除去，达到净化水的目的。水处理絮凝剂的发展经历了从最初的传统絮凝剂（如硫酸铝、氯化铁等）到主要成分为糖蛋白、多糖、蛋白质和DNA[6～9]的微生物絮凝剂。其中无机高分子絮凝剂通过改变盐基度，使絮凝剂提前水解，增加聚合度，提高絮凝效果。目前，传统铝盐、铁盐絮凝剂是在水处理过程中应用最广泛的高分子絮凝剂，但仍有残留高、出水有颜色等不足之处。因此，对研发新型净水絮凝剂的探索刻不容缓。本研究采用传统高分子絮凝剂制备过程，在国内首次提出制备一种新型聚合锆盐絮凝剂，为拓宽水处理药剂与材料提供一定参考。

1.材料与方法

(1)实验仪器

JJ-4A六联同步自动升降搅拌机；JJ-5测速电动搅拌器电子恒温不锈钢水浴锅；722E型可见分光光度计；石英比色皿；DELTA 320 pH计；AL104电子天平。

(2)主要药品

氧氯化锆、氢氧化钠等药剂均为分析纯，高岭土为化学纯。

(3)实验方法

聚合锆盐絮凝剂的配置：配置0．01mol/L的氧氯化锆和氢氧化钠溶液，在80℃水浴加热条件下，将氢氧化钠缓慢滴加到一定体积锆盐溶液中，持续搅拌反应10min，冷却至室温后，一定盐基度的聚合锆盐絮凝剂制备成功。

高岭土水样的配置：称量2g高岭土置于烧杯中，搅拌溶解后，转移至1000ml容量瓶，用自来水稀释到标线，此溶液为标准储备液，每毫升含高岭土2mg，使用前必须摇匀。取上述溶液50ml，转移至2000ml容量瓶，用自来水稀释到标线，配置成50mg/L的高岭土水样待用。

在JJ-4A六联同步自动升降搅拌机上进行试样搅拌，将含砷水样转移至一系列500mL的玻璃烧杯中，加入一定量的不同盐基度聚合锆盐絮凝剂，先以200r/min搅拌1min，再以60r/min搅拌15min。搅拌结束后，取下烧杯，静置30min。在液面下方1～2cm处取溶液，550nm波长下测量吸光度，计算去除率。本研究中投加量以锆元素质量浓度计。

2.结果与讨论

(1)絮凝剂的制备与高岭土标准曲线

图1 不同盐基度絮凝剂

上图为已经制备好的不同盐基度聚合锆盐絮凝剂，可见随着盐基度的增大，絮凝剂溶液逐渐产生微白絮状沉淀，盐基度为0．9絮凝剂溶液澄清、品质均匀可保存30天不变质。

图2 高岭土浓度标准曲线图

如图2所示，高岭土浓度在0～100mg/L范围内，曲线随着高岭土浓度的增加而递增，吸光度值与高岭土浓度呈线性关系（R2=0．999），不同高岭土浓度可以在550nm波长下通过测量吸光度来反映。

(2)不同盐基度聚合锆盐絮凝剂除浊性能

图3 不同盐基度聚合锆盐絮凝剂除浊效果图

向50mg/L高岭土水样中投加一定量的盐基度为0、0．3、0．6、0．9、1．2、1．5的聚合锆盐絮凝剂，搅拌反应后，结果如上图所示，总的来说，去除率随着锆投加量的增大而升高，达到最大值后，去除率开始下降，下降原因可能是随着投加量的增加，溶液出现反浑。具体来看，盐基度为0．3的絮凝剂去除效果不佳，盐基度为1．5的絮凝剂在较大投加量（21～35mg/L）下，去除效果较好，盐基度0．9的絮凝剂除浊效果好于其他盐基度，在锆投加量为28mg/L时，去除率达到99．2%。由此可见，聚合锆盐絮凝剂除浊性能较好，可以作为一种新型的净水药剂。

图4 絮凝反应后水样pH图

上图为絮凝反应后水样pH比较图，整体来看，锆投加量增大过程中，pH值逐渐降低，絮凝剂呈酸性，当盐基度增加时，投加絮凝剂后，水样pH变化越小，可见提高盐基度可以降低絮凝剂对pH值的影响。

3.结论

本研究探讨一种新型金属盐絮凝剂，只为拓宽絮凝剂领域做一些基础性的尝试。新型锆盐絮凝剂制备简单，对高岭土去除最佳盐基度为0．9，在此条件下，锆投加量为28mg/L时，锆盐絮凝剂对50mg/L高岭土水样的去除效率达到99．2%，净水效果好，有较好的应用前景。

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Preparation and flocculation performance of polymerized zirconium flocculants

Ren Hongwei, Bai Xiaohu, Yuan Tiehan, Hu Jiahui, Tan Jiangmei
(Institute of Chemical Technology,Northwest University for Nationalities, Gansu, 730300)

In this study, a novel polymerized zirconium flocculants was prepared by using prehydrolyzed zirconium oxychloride. The flocculation process was used to study the effect of basicity on the removal of turbidity by the flocculants. The results showed that the optimum basicity of the polymerized zirconium flocculants was 0.9. The removal rate of kaolin reached 99.2% at the zirconium dosage of 28mg/L. The flocculants has little effect on the pH value of water samples as basicity values increased. Polymerized zirconium floucculants could be used as a prospect agent for waste water treatment.

Polymerized zirconium flocculant；Basicity；Removal of turbidity

T

A

(责任编辑李鹏波）

西北民族大学国家级大学生创新创业训练计划资助项目（项目编号：201610742059）。

任宏伟（1994～），男，西北民族大学化工学院，研究方向：聚合絮凝剂理论与技术。