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《武汉理工大学》 2002年
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工业废渣合成PAFCS絮凝剂及其在处理造纸黑液中的应用

许士洪  
【摘要】: 粉煤灰是热电厂燃煤锅炉排放的废弃物。目前,我国粉煤灰的堆存量已超过10亿吨,而且每年以近亿吨的速度递增,其利用率仅为40%左右,主要用于烧砖,筑路,水泥,混凝土的掺和料和改良土壤等。硫酸渣是生产硫酸时焙烧硫铁矿产生的废渣。全国每年有上千万吨的硫酸渣排出,除部分供炼铁厂或水泥厂作为添加剂外,其余的绝大多数作为废物堆放。这些大量堆积的废弃物不仅占用大量的土地,严重污染了环境,而且浪费了大量的有用资源。 本研究根据粉煤灰和硫酸渣的特点,研制具有优良絮凝性能的聚氯硫酸铝铁(PAFCS)絮凝剂,并用于处理造纸黑液,以实现以废治废的目的,其研究结果不仅对粉煤灰和硫酸渣的综合利用有一定的指导意义,粉煤灰和硫酸渣开辟了新的利用途径,而且可以变废为宝,取得良好的经济效益、社会效益和环境效益。 本论文针对粉煤灰和硫酸渣中铝、铁的不同存在特点,通过大量的实验确定了粉煤灰和硫酸渣的最佳溶出条件。在此基础上,根据铝、铁的不同水解特性,控制发生水解反应的条件,合成了具有优良絮凝性能的复合无机高分子絮凝剂——聚氯硫酸铝铁(PAFCS)絮凝剂,并将其应用于造纸黑液的处理。研究过程中采用了多种现代分析测试技术,如XRD、IR、TEM和SEM等对原材料和实验产物,特别是对比研究了PAFCS和PAC的显微结构及其絮凝产物,从而对它们的作用机理作了探讨。 本论文的主要研究结果:(1)用NH_4F和KF组成的混合物作为粉煤灰溶出时的助溶剂,并控制反应条件,能够使粉煤灰中铝的溶出率达到46%左右;(2)将粉煤灰和硫酸渣的溶出液在60~70℃的温度下用Al(OH)_3溶胶中和pH值至3.0~3.5,并保温6小时左右,在保温后期引入SO_4~(2-)离子继续保温2小时,能合成性能优良的PAFCS絮凝剂。(3)XRD的结果表明PAFCS的结晶程度比PAC差,近于非晶态。(4)PAFCS和PAC相比,前者具有投药量少,适用pH值宽,絮凝沉降快的特点;(5)在用PAFCS处理造纸黑液时加入酸浸残渣不仅能够使黑液的COD去除率增加,而且还能大大加快沉降速度。(6)PAFCS对造纸黑液的作用机理主要为压缩双电层和高分子桥连作用。
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