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矿井水电化学特性的试验研究及其应用

2017-05-15 09:05:38中国水电物资网

  能源环境保护试验研究矿井水电化学特性的试验研究及其应用刘立民1>2连传杰K2高洪阁1刘德生3于立军3陈健1(1.山东科技大学,山东泰安271019;2.河海大学,江苏南京210098;3.兖州矿业集团南屯煤矿,山东邹城273500)化机理。通过实际分析测试表明:矿井水中悬浮物属于半胶态体系,即悬浮体与肢态体的过渡体,带负电荷,其动电位介于-20mV至-30mV之间。聚合硫酸铁对矿井水的电中和能力较强,而聚合氯化铝对矿井水的混凝能力主要来自吸附架桥和网捕。

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  我国煤矿矿井水的年排放总量为3Gm3左右m,是多种成分的混合物。聚合铁主要是聚合硫酸铁(PFS),其分子式可表示为m.为了比较二者的性能,用同一种矿井水进行了对比试验,得出了聚合氯化铝和聚合硫酸铁的加入量与悬浮物电位、沉降速度和上清液浊度的关系(静置5min)。

  其试验结果分别见表4、表5,由表4、表5分别得出和。

  表4聚合化铝的加入置对矿并水混凝效果的影响PAC的加入量(mg/L)C电位静置清高度(mm)浊度静置5rainil清高度(mm)浊度表5聚合硫酸铁的加入置对矿井水混凝效果的影响电位静止3min上清高度(mm)浊度静止3min上清高度(mm)浊度电位和可看出,聚合氯化铝和聚合硫酸铁对矿井水的混凝效果是不同的,对矿井水来说,聚合硫酸铁的混凝效果要优于聚合氯化铝。主要表现在:聚铁与聚铝相比悬浮物沉降速度相对较快,出水浊度相对较小,同时聚铁还对水的藻类有一定的去除作用。聚铁混凝效果相对较好的主要原因是其电中和能力较强,仅用12.5mg/L就可把矿井水中和到接近电中。聚铁的混凝能力与电位大小的绝对值成反比,因此存在一个混凝剂用量的最佳值。由可以得出,聚铁的用量50mg/L和12.5mg/L是等价的,对矿井水的混凝效果基本相同,其原因是聚铁的电中和能力强,而过量加人聚铁又会使矿井水重新带上了正电荷。聚合氯化铝的电中和能力较弱,远不如聚合铁,即使聚合氯化铝加入量很大,但其对〖电位的电位降低效果不如聚合硫酸铁。因此聚合氯化铝对矿井水的混凝能力主要来自吸附架桥和网捕,所以用聚合氯化铝对矿井水进行混凝处理时,在混凝机理上与聚合硫酸铁是不相同的。

  高分子助凝剂PAM可以更加有效地增加聚铁和聚铝的混凝效果,加强了混凝剂的架桥和网捕功能。从表4和表5还可以得出,由于PAM带有负电荷,PAM的加人增加了矿井水的负电位。

  5结论从粒度分析结果看,矿井水中的悬浮物并不完全属于胶体溶液范畴,可以认为含细微粒悬浮物的矿井水属于半胶态体系,即悬浮体与胶态体的过渡态。矿井水中的悬浮物带负电荷,其电位,介于-20mV至-30mV之间。加入的混凝剂能够使矿井水中悬浮颗粒的动电位降到-15 mV左右,即可使矿井水中的悬浮物得到有效沉淀。

  聚铁混凝效果优于聚铝的主要原因是其电中和能力较强,聚合氯化铝对矿井水的混凝能力主要来自吸附架桥和网捕。

  实际的矿井水处理过程中,其混凝剂的用量远小于实验中用的剂量,主要是由于在生产中采用了沉淀和过滤装置,从而有助于悬浮物质的沉淀与分离。

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