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用紫外可见吸收光谱研究聚合硫酸铁的絮凝形态和性能

    发布时间:2016年12月7日    点击数:928   【

多年来,国内外在无机高分子铝盐絮凝剂方面做了大量的研究,关于无机高分子铝盐絮凝剂的优势形态和最佳形态,国内外已有较好的研究结果,在指导无机高分子铝盐絮凝剂的制备和应用中曾起了重要作用。

同无机高分子铝盐絮凝剂相比,关于聚合铁的形态学研究,远不及聚铝成熟。目前还不能确定聚合硫酸铁絮凝剂最佳絮凝形态,关于聚合硫酸铁的形态转化和作用机理还知之甚少。现行的用于鉴定和分析聚合铝形态种类及其分布主要仪器方法为核磁共振法。而对于聚合铁,因为Fe3+的顺磁性,核碰共振法难以用于聚合硫酸铁的形态研究。因此,在研究聚合硫酸铁形态以及形态与絮凝效果关系时,在方法上急待创新。

当前,国内外主流絮凝剂为无机高分子铝系絮凝剂,而Al3+的环境问题日益突出,如老年痴呆症就与铝盐絮凝剂的广泛使用有很大关系。絮凝剂的研究应该向着高效低耗、安全无害、无二次污染方向发展。同铝系无机高分子絮凝剂相比,铁系无机高分子絮凝剂具有安全无害、无二次污染且高效低耗的优点,成为絮凝剂研究领域的热点。例如,已报道的聚合硫酸铁絮凝剂有聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC)、聚合磷酸铁(PFP)、聚合氯化铝铁(PAFC)、聚合硫酸铝铁(PAFS)、聚合硅酸硫酸铁(PFSS)等,这些报道主要集中在制备研究领域。

近年来研究的各种聚合硫酸铁类无机高分子絮凝剂,都是预先制备成一定的水解中间络合产物。由于制备条件和产物的不同,它们含有不同的形态组分,这将影响到絮凝效果和絮凝反应机理。研究聚合硫酸铁絮凝剂形态分布,是推动聚合硫酸铁絮凝科学与技术向前发展、制备优良聚合硫酸铁絮凝剂的途径之一。研究聚与技术向前发展、制备优良聚合硫酸铁絮凝剂的途径之一。研究聚铁絮凝剂的优势絮凝形态和最佳絮凝形态,揭示聚合硫酸铁絮凝剂结构形态与絮凝效果之间的内存规律与作用本质,既可指导制备高效低耗、性能稳定的无机高分子聚合硫酸铁絮凝剂,又可丰富和发展新的絮凝理论,为制备高技低耗、性能稳定、安全无害、无二次污染的无机高分子聚合硫酸铁絮凝剂提供理论基础,有利于发展制备绿色高效聚合硫酸铁絮凝剂的新方法及新技术,可为其在水污染控制中的广泛应用创造条件,有利于实现絮凝过程的高效化无害化。

本文研究了利用紫外可见光谱研究聚合硫酸铁絮凝剂的优势絮凝形态,最佳形态以及聚集形态与絮凝效果之间的关系。作为絮凝剂的优势形态研究的新方法,新技术的探索,本研究具有重要的实际应用意义。

1实验部分

1.1主要仪器和试剂

TU-1810紫外一可见分光光度计,DR/890光度计;DELTA320pH计,AL104型电子天平,ZR4-6混凝试验搅拌机,DF-Ⅱ型集热式磁力搅拌器,硫酸铁,模拟废水。

1.2实验方法

聚合硫酸铁絮凝剂的制备:取一定量的硫酸铁用去离子水进行溶解,制得含铁量为3mol.L-1的硫酸铁溶液,熟化24h,量取一定体积的聚合硫酸铁溶液,边搅拌边缓慢滴加一定浓度的氢氧化钠溶液,定容,制得不同pH值的含铁量为0.5mol.L-1聚合硫酸铁絮凝剂。

用TU-1810紫外一可见分光光度计,对不同pH值的含铁量为0.5mol.L-1聚合硫酸铁絮凝剂分别进行吸收光谱扫描,再将这些絮凝剂按一定用量分别投加到模拟废水中,利用分光光度法测浊度,利用DR/890光度计进行色度测定。

本文利用紫外可见吸收光谱研究了聚合硫酸铁絮凝剂的絮凝形态和性能,可得出以下结论。

(l)当pH值在1.0-2.5范围内,随着pH升高,在200-1100nm范围内所有峰的吸收值均增加;当pH大于2.5时,随着pH上升,在200-1100nm处所有峰的吸收值并不总是增加,有些波段光谱吸收值反而下降,甚至明显下降。例如,当pH值升高到2.7时,在200-335nm处,光谱吸收值下降,其光谱曲线出现不同程度的回落;在335-400nm处,光谱吸收值再上升,其光谱曲线相继超过pH2.0和pH2.5的光谱曲线。

(2)在pH值为2.0时,絮凝效果最好;在pH值为1.5-2.0之间和2.0-2.3之间也有较好的絮凝效果;当pH高丁2.5后,絮凝效果明显降低。

(3)在200-400nm处,不同pH的聚合硫酸铁絮凝剂的光谱曲线变化与絮凝效果有一定的对应关系。本研究对于聚合硫酸铁类絮凝剂的优势絮凝形态的分析和鉴定有潜在应用前景,由于Fe3+的顺磁性,现行的用于絮凝剂形态研究的核磁共振法难以用于聚合硫酸铁的形态研究,本文探索利用紫外可见光谱法研究聚合硫酸铁絮凝剂的优势絮凝形态的分析和鉴定,具有重要的实际意义。

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