含硅多核无机高分子絮凝剂的形貌结构、混凝性能及混凝机理的研究

摘要

本文以氯化铝、硫酸铁、工业水玻璃、硫酸、硼砂为原料，采用复合制备方法，制备了聚硅氯化铝、聚硅硫酸铁、聚硅铝铁、含硼聚硅铝等一系列不同Al/Fe/Si/B摩尔比的含硅多核无机高分子絮凝剂，并通过电子显微镜、红外光谱、X-射线衍射及电导率等现代分析仪器测试技术对絮凝剂的形貌、聚硅酸与B、铝铁离子及铝铁水解产物间的相互作用、电性特征等进行了全面的对比研究。通过烧杯实验考察了絮凝剂的混凝效能，初步探讨了含硅多核无机高分子絮凝剂的混凝机理。 研究结果表明：絮凝剂的形貌均呈枝权状并有分形特征，但随金属、硼、聚硅酸之间的比例不同而有所差别；聚硅酸、B、铝离子、铁离子及铝铁水解产物间存在一定的络合作用，这种作用改变了硅酸的自聚和Al3+、Fe3+的水解聚合反应；溶液电导率的变化规律也揭示了各成分之间存在相互作用;含硅多核无机高分子絮凝剂比传统的无机絮凝剂具有更好的除浊、去除COD和除油效率，且其混凝效果的好坏取决于Al/Fe/Si/B摩尔比、pH值、投加量等因素；含硅多核无机高分子絮凝剂的混凝机理实际上是表面络合及表面沉淀过程，亦即吸附过程先于水解过程，多核羟基聚合物在吸附表面上随之发生水解沉淀，同时发挥电中和及架桥混凝作用。

目录

文摘

英文文摘

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混凝作用机理及效果的影响因素

1.2.2絮凝科学的进展与研究

1.2.3无机高分子絮凝剂的研究历史与现状

1.2.4铝系无机高分子絮凝剂

1.2.5铁系无机高分子絮凝剂

1.2.6多核无机高分子絮凝剂

1.2.7多核无机高分子絮凝剂的发展趋势

1.3本论文所要解决的主要问题和主要研究内容

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形貌观测方法

2.2.3分形维数的测定方法

2.2.4红外光谱测定方法

2.2.5电导率的测定方法

2.2.6模拟乳化液废水的配制方法

2.2.7烧杯实验

2.2.8 COD测定方法

2.2.9浊度测定方法

2.2.10油含量测定方法

第三章含硅多核无机高分子絮凝剂的形貌研究

3.1聚硅氯化铝(PASC)的形貌

3.1.1聚硅酸的加入对PASC形貌的影响

3.1.2 Al/Si摩尔比对PASC形貌的影响

3.2聚硅硫酸铁(PFSS)的形貌

3.2.1聚硅酸的加入对PFSS形貌的影响

3.2.2 Fe/Si摩尔比对PFSS形貌的影响

3.3聚硅铝铁(PFAS)的形貌

3.3.1铁的加入对PFAS形貌的影响

3.3.2聚硅酸的加入对PFAS形貌的影响

3.3.3 Al/Fe/Si摩尔比对PFAS形貌的影响

3.4硼的加入对含多核无机高分子絮凝剂形貌的影响

3.4.1硼的加入对聚硅酸形貌的影响

3.4.2硼的加入对含硅多核无机高分子絮凝剂形貌的影响

3.5小结

第四章含硅多核无机高分子絮凝剂的结构研究

4.1含硅多核无机高分子絮凝剂的红外光谱研究

4.1.1聚硅氯化铝(PASC)的红外光谱

4.1.2聚硅硫酸铁(PFSS)的红外图谱

4.1.3聚硅铝铁(PFAS)的红外图谱

4.1.4硼的加入对含硅多核无机高分子絮凝剂红外图谱的影响

4.2 X-射线衍射研究

4.3絮凝剂溶液的pH值随陈化时间的变化

4.3.1聚硅氯化铝(PASC)的pH值随陈化时间的变化

4.3.2聚硅硫酸铁(PFSS)的pH值随陈化时间的变化

4.3.3聚硅铝铁(PFAS)的pH值随陈化时间的变化

4.3.4硼的加入对含硅多核无机高分子絮凝剂溶液的pH值的影响

4.4絮凝剂溶液的电学特征(电导率随时间的变化)

4.4.1 PASC溶液的电学特征

4.4.2 PFSS、PFAS溶液的电学特征

4.4.3硼的加入对含硅多核无机高分子絮凝剂溶液的电学特征的影响

4.5小结

第五章含硅多核无机高分子絮凝剂的混凝性能

5.1聚硅硫酸铁(PFSS)对焦化废水的处理效果

5.1.1 Fe/Si摩尔比对处理效果的影响

5.1.2水样pH值对处理效果的影响

5.1.3 PFSS投加量对处理效果的影响

5.2聚硅氯化铝(PASC)对焦化厂二沉池废水的处理效果研究

5.2.1 Al/Si摩尔比对处理效果的影响

5.2.2水样pH值对处理效果的影响

5.2.3 PASC投加量对处理效果的影响

5.3聚硅氯化铝(PASC)、聚硅硫酸铁(PFSS)、聚硅铝铁(PFAS)对模拟乳化油废水的处理效果

5.3.1n(AI)、n(Fe)/n(Si)以及n(AI)/n(Fe)/n(Si)对除油效果的影响

5.3.2水样pH值对除油效果的影响

5.3.3 PASC、PFSS和PFAS的投加量对处理效果的影响

5.3.4对轧制乳化废水的处理效果研究

5.4含硼聚硅铝铁(PFASB)对焦化废水的处理

5.4.1不同絮凝剂对焦化废水和造纸废水的处理效果对比

5.4.2 B/Si摩尔比对处理效果的影响

5.4.3 Fe/Al摩尔比对处理效果的影响

5.4.4(Al+Fe)/Si摩尔比对处理效果的影响

5.5小结

第六章含硅多核无机高分子絮凝剂的混凝机理探讨

第七章 结 论

参考文献

致射

攻读学位期间发表的论文