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·514·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 36 卷

                 混凝是众多水处理技术中应用最普遍的单元操                          后续的污泥浓缩脱水带来很大技术负担                  [20] ，也提高
                                          [1]
            作之一，其中混凝剂是主体物质 ，如何降低混凝                             了处理成本。
            剂成本并提高混凝效率，在水处理行业起着至关重                                 为利用钛白粉制备过程中产生的废料，并且克
            要的作用。由于经济快速发展，中国成为固废污染                             服上述 PAC 的弱点。本文以 WAFC 为主要原料，
            严重的国家之一，故利用固废制备无机或有机混凝                             采取酸浸碱聚法制备 M-PTF 混凝剂，同时研究其
            剂符合“以废治废”和“循环经济”的持续发展思路，                           微观特征，并对处理生活污水的效果以及污泥的
            是很有前景的研究方向           [2-4] 。钛在地壳中的储量仅次             实际形貌、沉降行为及含水率等特性进行了分析。
                                                 [5]
            于铁、铝、镁，中国钛蕴藏量居世界第一 。钛的一                            目的是提高混凝效果的同时，达到污泥减量化并
            个重要应用是制备钛白粉，而钛白粉被认为是世界上                            降低后续污泥浓缩脱水难度。本工作为采用固体
                               [6]
            性能最好的白色颜料 。中国不仅是世界最大的钛白                            废弃物制备混凝剂并进行化学污泥的减量化研究
                                                 [7]
            粉生产国，也是世界最大的钛白粉消费国 。中国钛                            提供了一定的理论基础。
            白粉生产主要为硫酸法，该过程产生大量废物及副
                [8]
            产物 ，废酸压滤饼（WAFC）是其中的污染物之一                   [8-9] ，  1    实验部分
            主要成分包括钛、铁、硅等元素。众所周知，铁、硅、                           1.1    试剂与仪器
            钛均是制备无机混凝剂的重要元素               [1,3,10] ，且均无毒。
                                                                   WAFC（TiO 2 质量分数为 70%~73%，Fe 2 O 3 质
            因此采用含钛、铁为主要元素的 WAFC 制备聚合钛
                                                               量分数为 7%~9%），工业废料，济南裕兴化工有限
            铁（M-PTF）絮凝剂具有坚实的理论和实践基础。
                                                               责任公司；NaOH，AR，国药集团化学试剂有限公
                 近些年，随着中国城镇化进程的迅速加快，污                          司；固体 PAC〔w(Al 2 O 3 )=29%〕购自河南巩义。
            水和污泥产量急剧增加           [11] 。到目前为止，中国大部
                                                                   VD8  ADVANCE 型 X 射线衍 射仪， 德 国
            分污泥仍是埋地处置，是土壤的潜在污染源之一。
                                                               BRUKER-AXS 有限公司；Nicolet 380 红外光谱仪，
            中国多数污水厂每天排放的污泥含水率均在 99%以
                                                               美国 Nicolet 公司；日立 S-2500 扫描电子显微镜，
            上，深度脱水难度较大，出现许多大中城市“污泥淹
                                                               日本 Hitachi 公司；ECLIPSE 80i 荧光显微镜，日本
            城”现象，给生态环境带来严重隐患。因此，污泥处
                                                               Nikon 公司；ZR4-6 型六联混凝试验仪，深圳中润
            理已成为水处理行业的瓶颈问题，较高的污泥处理
                                                               水工业技术发展有限公司；2100AN 台式浊度仪，
            费用使许多先进技术止步不前。因此数量巨大的含
                                                               美国 HACH 公司。
            水量较大的污泥成为中国未来水处理方面亟需解决
            的技术难题，降低污泥量成为人们追寻的目标                      [12] 。   1.2    方法
                 目前，国内外对于污泥减量化进行了大量研
            究 [12-16] ，主要涉及对生物污泥减量的研究与探索             [15-16] ，  1.2.1    M-PTF 的制备 [3,9]
            而对于化学污泥减量的报道较少。基于中国的经济                                 首先，将 WAFC（图 1a）与少量水混合成浆
            现状，在传统的混凝基础上进行化学污泥的减量化                             液，在 100 ℃搅拌下，将质量分数为 80%的浓硫
            研究仍具有重要意义，而源头减量化主要涉及优质                             酸加到上述浆液中浸取 1 h，得到浸取液。将浸取
            混凝剂的研发。聚合铝（PAC）是目前中国水处理                            液稀释 2 倍，过滤，得到滤液，其中滤渣干燥后称
            领域采用较多的净水剂，具有优异的处理效果                      [1,17] ，  重得到滤渣的质量分数为 10%~13%。然后，将浓度
            但去除有机物方面一直不甚理想                [18-19] ，且形成的絮       为 17  mol/L 的 NaOH 缓慢加到上述滤液中，将其
            体沉降速度慢，污泥含水率高，脱水较为困难，给                             pH 调节为 0.5，于 40 ℃加热 15  min 后，降至室

















                                 图 1  WAFC  （a）、液体 M-PTF（b）与固体 M-PTF（c）实物图
                                  Fig. 1    Pictures of WAFC (a), liquid M-PTF (b) and solid M-PTF (c)
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