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聚硅酸金属盐的絮凝性、稳定性和絮凝机理的研究

专 业: 环境工程
关键词: 聚硅酸金属盐 絮凝性 稳定性 絮凝机理
分类号: TQ170.11
形 态: 共 64 页 约 41,920 个字 约 2.005 M内容
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内容摘要


在絮凝剂的研制和开发技术中,含有活性硅酸聚合硅酸的聚硅酸金属盐絮凝剂,因其稳定性高于易自身缩聚为凝胶的聚硅酸,絮凝性能优于不含硅的无机高分子絮凝剂,已成为研究的热点。

但是,对这类絮凝剂稳定性、絮凝性为何较高尚缺乏全面深入的科学研究,对于聚硅酸金属盐的高效絮凝性,一般的认识仍停留在沿用传统凝聚剂的概念或主观推断上,而对其进行系统、深入的研究,几乎无人问津。

实际上,聚硅酸金属盐从形态分布、水解产物的电动特性、絮凝机理,以及应用工艺等诸多方面均有别于传统凝聚剂,这些问题只有经过全面系统深入地研究,才能得到较确切的解答。

为了解释聚硅酸金属盐的稳定性高于聚硅酸的原因并探索提高稳定性的途径,考察该类絮凝剂的应用范围及相应的絮凝效能,分析研究其絮凝机理,本论文开展了以下几个方面的研究工作。

通过改变pH值、降低Na+浓度、运用不同的酸化剂、添加硼砂、引入金属离子等多个方面考察了影响聚硅酸的稳定性的因素,结果表明,pH值对聚硅酸稳定性有很大影响,降低Na+浓度可提高其在中性区域的稳定性,硫酸、硼、铝离子、铁离子的加入有利于聚硅酸的稳定。

由于聚硅酸的稳定性能随着金属离子Fe3+、Al3+的加入量的增加而提高,而此时实际上是形成了聚硅酸金属盐复合型无机高分子絮凝剂,因此聚硅酸金属盐絮凝剂的稳定性高于聚硅酸,相对而言,聚硅酸铁的稳定性高于聚硅酸铝。

用聚硅硫酸铝PASS、聚硅硫酸铁PFSS对长江水和实际废水进行了絮凝性能实验。

结果发现,聚硅酸金属盐处理后长江水的余浊为0.5NTU,pH=6.65,符合饮用水标准;处理焦化废水后,COD降至300mg/L左右,去除率为69.8﹪;处理乳化油废水的除油率为98.5﹪,残余油量低于国家排放标准。

由此可见,聚硅酸金属盐具有药剂投加量少、絮体的沉降性好、pH值适应范围宽等特点,其絮凝性能优于传统的无机高分子絮凝剂,不仅可以用于给水处理中,在工业废水处理中也能发挥良好的絮凝作用。

运用电子显微镜、红外光谱仪、X—射线衍射仪、ZetaProbe电位仪、倒置式生物显微镜等现代测试仪器,以聚硅硫酸铝PASS为例探讨聚硅酸金属盐的形貌、结构和絮凝机理。

结果表明,nAl/nSi对PASS的形貌有较大影响,絮体粒度分布的数掘印证了该结果;红外光谱图表明PASS中有Si-O-Al振动峰出现,峰强度随nAl/nSi减小而增大;X—射线衍射图证实了聚硅硫酸铝不是晶体,而是铝水解产物与聚硅酸共同作用形成的无定型聚合物;吸附架桥及粘结卷裹作用是PASS絮凝时的主导作用。

聚硅酸金属盐絮凝剂具有优异絮凝效能的内在结构本质在于其中各成分间存在着相互作用,通过化学键联结形成了较硫酸铝、硫酸铁有更高分子量和更大聚合度的无定型化合物..……

全文目录


摘要
第一章 前言
1.1 本研究的科学依据和意义
1.2 文献综述
1.2.1 絮凝科学的进展与研究
1.2.2 絮凝作用机理及效果的影响因素
1.2.3 无机高分子絮凝剂的研究历史与现状
1.2.4 聚硅酸的研究动态
1.2.5 聚硅酸金属盐的研制及发展
1.2.6 聚硅酸金属盐的发展趋势
1.4 本研究技术关键和创新之处
第二章 实验材料和方法
2.1 药剂和仪器
2.1.1 实验药剂
2.1.2 实验仪器设备
2.2 实验方法
2.2.1 絮凝剂的制备方法
2.2.2 模拟江水的配制
2.2.3 形貌观测方法
2.2.4 絮体的观测方法
2.2.5 红外光谱测定方法
2.2.6 ζ电位测定方法
2.2.7 粒度的测量
2.2.8 絮凝实验
第三章 聚硅酸金属盐稳定性的研究
3.1 pH 值对聚硅酸稳定性的影响
3.2 降低Na~+浓度对稳定性的影响
3.3 引入不同的酸化剂对稳定性的影响
3.4 硼的引入对聚硅酸稳定性的影响
3.5 金属离子的引入对聚硅酸稳定性的影响
3.6 小结
第四章 聚硅酸金属盐的絮凝性能
4.1 聚硅金属盐处理焦化废水
4.1.1 nM/nSi对絮凝效果的影响
4.1.2 pH 值对絮凝效果的影响
4.1.3 聚硅酸金属盐投加量对COD 去除率的影响
4.2 聚硅酸金属盐处理乳化油废水
4.2.1 nM/nSi对除油效果的影响
4.2.2 pH 值对除油效果的影响
4.2.3 絮凝剂投加量对除油效果的影响
4.3 聚硅酸金属盐处理长江水
4.3.1 最佳nAl/nSi的选择
4.3.2 pH 值对絮凝效果的影响
4.3.3 PASS 投加量对处理长江水效果的影响
4.3.4 PAC 与PASS 处理长江水效果的比较
4.4 小结
第五章 聚硅酸金属盐的形貌、结构及絮凝机理研究
5.1 聚硅酸金属盐的形貌研究
5.2 聚硅酸金属盐的结构研究
5.2.1 聚硅酸金属盐的红外光谱研究
5.2.2 X—射线衍射研究
5.3 絮凝剂水解沉淀物和废水中污染物的ζ电位
5.3.1 污染物的ζ电位
5.3.2 絮凝剂的水解沉淀物的ζ电位
5.4 絮体显微照片
5.5 粒度分布
5.5.1 聚合铝处理模拟江水后絮体粒径分布
5.5.2 聚硅硫酸铝(PASS)处理模拟江水后絮体粒径分布
5.6 小结
第六章 结论
参考文献

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中图分类: > TQ170.11 > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 一般性问题

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