一種凈化含鐵裝飾原紙污泥的液體聚合硫酸鐵的制備

造紙工業(yè)是傳統(tǒng)的用水大戶，也是造成水污染的重要污染源之一。造紙廢水中固形物含量高、產(chǎn)泥量大，一般是同等規(guī)模市政污水處理廠的5～10倍。隨著《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)>GB3544-2008)的實施，造紙廢水的處理率和處理程度進(jìn)一步提升，造紙污泥產(chǎn)生量急劇增加。因此，造紙污泥的無害化處理與處置已成為繼造紙廢水后又一個亟待解決的環(huán)境問題。傳統(tǒng)的處理與處置方法主要有是填埋和焚燒。填埋法簡便易行，但需要占用大量土地，而且，若處理不當(dāng)，容易引發(fā)地下水與土壤等的污染。據(jù)報道，我國將逐步限制未經(jīng)無機(jī)化處理的污泥填埋嘲。焚燒可以有效地實現(xiàn)污泥的減量化，亦可回收熱量，然而目前焚燒的一次性投資和處理成本較高，且焚燒煙氣需進(jìn)一步處理。近年來，利用污泥中的有效成分生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品，實現(xiàn)造紙污泥的資源化利用成為新的研究熱點。如以造紙污泥中的碳酸鈣為原料，制備復(fù)合填充劑及建筑材料；利用纖維素生產(chǎn)活性炭嘲、磨漿助劑、乙醇、乳酸；利用其中有機(jī)成分制成土壤改良劑。

隨著人造板、地板、家具等裝飾業(yè)的快速發(fā)展，裝飾原紙的需求量日益增加。2012年，我國裝飾原紙產(chǎn)銷量達(dá)49.4萬t。有色裝飾原紙著色過程中往往添加氧化鐵顏料，使得造紙廢水中含有一定量的氧化鐵，經(jīng)過混凝沉淀處理后，這部分鐵較終沉積在污泥中。測定結(jié)果表明，這類裝飾原紙生產(chǎn)廢水污泥中鐵含量約為8%~10%。本實驗以裝飾原紙生產(chǎn)廢水污泥中的鐵為原料，制備得到水處理中廣為應(yīng)用的無機(jī)高分子絮凝劑液體聚合硫酸鐵（聚鐵)，并考察了自制聚合硫酸鐵對制藥廠廢水、造紙廠廢水的實際絮凝效果，以期為裝飾原紙生產(chǎn)廢水污泥的資源化利用提供一種可行的方法。

1實驗

1.1原料及藥品

裝飾原紙生產(chǎn)廢水污泥似下簡稱裝飾原紙污泥，全鐵含量8.98%），取自浙江杭州臨安海鑫紙業(yè)有限公司；廢鐵屑，取自溫州大學(xué)精工實習(xí)基地；聚合氯化鋁（pAC，Al2O3含量10%）、聚合硫酸鐵（全鐵含量11.2%)為工業(yè)純，市售；制藥廠廢水，CODc，為5120mg／L，取自浙江嵊州某制藥廠；造紙廢水，CODcr216mg／L，取自浙江杭州臨安海鑫紙業(yè)有限公司廢水處理調(diào)節(jié)池；其他試劑均為分析純。

1.2實驗方法

1.2.1聚合硫酸鐵的制備

（1)酸浸反應(yīng)

聚合硫酸鐵的制備分為酸浸反應(yīng)和氧化反應(yīng)2個階段。在酸浸反應(yīng)段，將裝飾原紙污泥自然晾干后于105℃干燥、粉碎、過120目篩。稱取160g，溶于600mL20%的H2SO4中，于40~90℃下低速攪拌反應(yīng)2—6h后，冷卻、離心，得到含鐵濾液。取250mL含鐵濾液，加入35g廢鐵屑曲于污泥中鐵離子濃度稍低，故需補(bǔ)充適量鐵），55℃下反應(yīng)直至不再產(chǎn)生氣泡，過濾去除多余的鐵屑。

(2)氧化反應(yīng)

向上述濾液中加入一定量的NaCl03，nNaCl03）：n（Fe2+)=0.17~0.20)：1，20~50℃氧化反應(yīng)1~5h，冷卻至室溫即得到液體聚合硫酸鐵。測定聚合硫酸鐵的各項指標(biāo)密度、pH值、全鐵含量、鹽基度、Fe2+含量、不溶物含量）。

1.2.2聚合硫酸鐵絮凝實驗

量取500mL制藥廢水和造紙廢水，分別加入自制聚合硫酸鐵、市售聚合硫酸鐵和PAC，快速攪拌60s，慢速攪拌10min，靜置0.5h后用針筒抽取上清液，測定COD。

1.2.3分析方法

密度、pH值、全鐵含量、鹽基度、Fe2+含量、不溶物含量等參照GB14591-2006標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測定；COD采用重鉻酸鉀法測定。

通過以上實驗及結(jié)果分析，可得出以下結(jié)論：

1、采用H2SO4從裝飾原紙生產(chǎn)廢水污泥中提取鐵，然后通過NaCl03氧化制備得到了無機(jī)高分子液體聚合硫酸鐵(聚合硫酸鐵），其密度1.461g/cm3、全鐵含量11.12%、鹽基度13.33%、Fe2+含量0.05%、不溶物含量0.21%，即各項性能指標(biāo)符合GB14591-2006液體聚合硫酸鐵一級標(biāo)準(zhǔn)要求。

2、污泥中鐵提取的適宜條件為：酸浸反應(yīng)溫度90℃，反應(yīng)時間5h；NaCl03氧化反應(yīng)制備聚合硫酸鐵的適宜條件為：nNaCl0，）：n（Fe2+）=0.18:1，氧化反應(yīng)時間3h。

3、對自制的聚合硫酸鐵進(jìn)行了廢水絮凝實驗，并與市售的聚合硫酸鐵和PAC的絮凝效果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，相同用量下，3種絮凝劑對造紙廢水的絮凝效果CODcr去除率由大到小）依次為：自制聚合硫酸鐵>市售聚合硫酸鐵>市售PAC。隨著絮凝劑用量增加，3種絮凝劑對造紙廢水CODcr的去除效果均呈先上升后下降的變化。自制聚合硫酸鐵處理造紙廢水適宜用量為30~45mg／L。自制聚合硫酸鐵和市售聚合硫酸鐵對制藥廢水CODcr去除效果無顯著差別，且隨其用量增加，CODcr去除率快速增大后基本保持不變。自制聚合硫酸鐵絮凝處理制藥廢水的用量以20—30mg／L為宜。