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毕 业 设 计（论文）

赤泥絮凝剂的合成及其在造纸黑液处理中的
应用研究

摘 要

随着氧化铝工业在我国的发展，氧化铝生产的副产物赤泥作为一种高产出并具有强碱性的有害废渣带来的一系列环境问题已不容忽视。研究如何最大限度的限制赤泥的危害，多渠道的利用改善赤泥，已迫在眉睫。
本课题利用了赤泥中铁铝含量较高的特点，研究以山西铝厂赤泥为原料，在常压条件下，用稀硫酸浸取并引入少量硅酸钠溶液制备无机高分子复合絮凝剂¬——聚硅硫酸铝铁（PAFSS）。通过单因子和正交实验以及理论分析，确定了最佳的生产工艺和操作条件：酸浸赤泥最佳操作条件为赤泥（g）与H2SO4（ml）用量比为100：600，反应时间3h，反应温度控制在90℃，H2SO4溶液采用工业硫酸稀释到40％左右；合成PAFSS絮凝剂的最佳条件为Fe/Si（摩尔比）为2：1，陈化2h。
采用所制备絮凝剂处理造纸黑液，当水体pH值4，絮凝剂投入量80mg/L时，絮凝效果最佳，COD、浊度、色度去除率分别为48.5％、96.5％、94.2％。该絮凝剂用于造纸黑液的预处理中，可产生较好的去除效果。

关键词 赤泥，无机高分子复合絮凝剂，聚硅硫酸铝铁，造纸黑液
Flocculant made from Red Mud and its Application on                                                          Treating Paper Making Black Liquid

ABSTRACT

   
With the development of aluminum oxide industry in the country, a series of environmental problems caused by red mud, a harmful byproduct of highly alkalinity, cannot be neglected. It is essential either to find suitable ways to safely dispose of red mud, or to suggest novel uses.
Due to its high aluminum and iron content, the red mud originated in the Shanxi Aluminum Plant, has been studied to make inorganic polymer complex flocculant (PAFSS) by refluxing red mud in 40% H2SO4 and adding a small amount of sodium silicate solution. The optimal production engineering and operational conditions have been investigated by means of monofactorial and orthotropic experiments. The optimal operational conditions, including dosage ratio of red mud (g) to H2SO4 (ml, wt. 40%), pickling time, reaction temperature, molar ratio of Fe to Si and synthesis ageing time are 100:600, 3h, 90℃, 2:1, 2h, respectively.
The production was used to treat paper making black liquid in
the function of pH and the dosage of the flocculant, and the best flocculation value attains at pH4, 80mg/L, respectively. The removal rates of COD, turbidity, and chroma were 48.5%, 96.5%, 94.2%, respectively. This process can be extended to the pretreatment of paper making black liquid for its nice treatment effect.

KEY  WORDS  red mud,  inorganic polymer complex flocculant, PAFSS,  paper making black liquid

  目 录
摘要  …………………………………………………………… 1
ABSTRACT  …………………………………………………… 2
目录  …………………………………………………………… 4
1 前言 …………………………………………………………… 7
1.1 赤泥的产生、性质危害及资源化意义 …………………… 7
1.1.1 赤泥的产生 …………………………………………… 7
1.1.2 赤泥的化学成分 ……………………………………… 7
1.1.3 赤泥污染物浓度及其评价 …………………………… 7
1.1.4 赤泥矿物种类 ………………………………………… 8
1.1.5 赤泥的粒度分析 ……………………………………… 8
1.1.6 赤泥的水理性质 ……………………………………… 9
1.1.7 赤泥的危害及资源化意义 ………………………… 10
1.2 赤泥资源化技术的研究进展 …………………………… 11
1.2.1 概述 ………………………………………………… 11
1.2.2 赤泥用于生产水泥生产 …………………………… 12
1.2.3 赤泥治理废水的研究 ……………………………… 12
1.2.4 赤泥治理废气的研究 ……………………………… 15
1.3 造纸黑液絮凝剂的研究进展 …………………………… 16
1.4 本课题的目的、意义及内容 …………………………… 18
2  材料与方法 ………………………………………………… 20
2.1 材料及仪器 ……………………………………………… 20
2.1.1 实验试剂 …………………………………………… 20
2.1.2 实验原料和水样 …………………………………… 20
2.1.3 实验仪器 …………………………………………… 21
2.2 实验方法 ………………………………………………… 21
2.2.1 絮凝剂制备方法 …………………………………… 21
2.2.2 絮凝实验方法 ……………………………………… 22
2.2.3 测定方法 …………………………………………… 22
3 结果与讨论 …………………………………………………… 27
 3.1 赤泥中铁、铝溶出实验 ………………………………… 27
3.1.1 合成机理 …………………………………………… 27
3.1.2 赤泥溶出实验流程图 ……………………………… 27
3.1.3 赤泥溶出实验的评价方法 ………………………… 28
3.1.4 赤泥中铁溶出率的影响因素 ……………………… 29
3.1.5 硫酸浸取赤泥中铁的正交实验 …………………… 33
3.1.6 小结 ………………………………………………… 34
3.2 絮凝剂的制备和絮凝效果的检验 ……………………… 35
3.2.1 合成及絮凝机理 …………………………………… 35
3.2.2 合成实验 …………………………………………… 37
3.2.3 赤泥絮凝剂处理造纸黑液的实验研究 …………… 38
3.2.4 小结 ………………………………………………… 46
4 结论 …………………………………………………………… 48
致谢 …………………………………………………………… 49
参考文献 ……………………………………………………… 50
毕业设计小结 ………………………………………………… 53

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