改性蒙脱石复合絮凝剂处理造纸废水的实验研究

摘要

造纸是能耗高、环境污染严重的行业之一，其污染特性是废水排放量大，其中COD、悬浮物(SS)含量高，成分复杂，可生化性差、色度严深，成为难处理工业废水之一。虽然至今在造纸废水处理技术方面的研究历时已久，也取得了一定的成效，但国内外却一直都没有找到一种较为高效低耗的处理方法。因此，对造纸废水处理技术的研究一直是当今环保领域研究的重点和难点。
　　 本文对铝交联蒙脱石、CF-PAC(复铁聚合氯化铝)和PAM(聚丙烯酰胺)复合絮凝剂用于造纸废水处理进行了深入细致的研究。无机絮凝剂CF-PAC、铝交联蒙脱石主要起吸附作用，PAM等有机高分子絮凝剂主要起架桥作用，将细小的絮粒凝结在一起形成更大更致密的絮体，并使聚合度和凝聚力大大增强，从而使其沉降速度和吸附效率大大提高，起到优于单一絮凝剂的絮凝效果。研究过程主要分为以下两个部分。
　　 第一部分研究了改性蒙脱石的制备工艺。研究探讨了铝交联剂制备方法、蒙脱石悬浊液浓度、铝交联剂的用量(投料比)、交联反应温度、交联反应时间等各因素对絮凝剂性能的的影响规律，确定了铝交联改性剂的最佳制备工艺件，本实验制备改性蒙脱石的最佳工艺条件为：反应温度为30℃，OH-∶Al3+摩尔数比为2.4∶1，蒙脱石悬浊液浓度为3％，交联剂和蒙脱石的比例为4.0mmol∶1g。
　　 第二部分是铝交联蒙脱石、CF-PAC和PAM复合絮凝剂用于造纸废水的应用研究。确定了铝交联蒙脱石、CF-PAC和PAM复合处理造纸废水的最佳配方和投加顺序等，考察了pH值、反应温度、搅拌速率、搅拌时间、沉降时间对絮凝效果的影响规律，得到复合絮凝剂处理造纸废水的最佳配方和工艺。每升废水投加3％改性蒙脱石乳液7mL，5％CF-PAC5mL，0.1％PAM4mL，搅拌速率120r/min，搅拌时间10min，沉淀10min，CODCr去除率为45％，成本为0.48。通过本复合配方与原厂的复合配方相比较：CODCr去除率提高了12.8％，药剂成本下降9.1％，经济效益十分明显。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1概述

1.2造纸废水的产生

1.3造纸废水的主要污染物

1.4造纸废水的危害

1.5造纸废水的国内外处理现状

1.5.1造纸废水国内处理现状

1.5.2国外造纸废水处理的概况

1.6蒙脱石的结构和性质

1.6.1蒙脱石概述

1.6.2蒙脱石的定义

1.6.3蒙脱石的化学组成

1.6.4蒙脱石的晶体结构

1.6.5蒙脱石的物理性质

1.7改性蒙脱石概述

1.7.1改性蒙脱石在国内外的研究现状

1.7.2改性蒙脱石的发展趋势

1.8改性蒙脱石处理工业废水的应用

1.8.1对无机物的去除

1.8.2对有机物的去除

1.9本课题的研究内容及技术路线

1.9.1本课题的研究内容

1.9.2技术路线

1.10本章小节

第2章实验材料与方法

2.1实验仪器及设备

2.2实验药剂

2.3蒙脱石

2.4实验水样

2.5化学需氧量CODcr的测定

第3章改性蒙脱石的制备

3.1蒙脱石悬浊液的制备

3.1.1蒙脱石的破碎

3.1.2蒙脱石的烘干

3.1.3蒙脱石悬浊液的配制

3.2铝交联剂的制备

3.3改性蒙脱石的制备

3.4改性蒙脱石的影响因素

3.4.1温度对改性蒙脱石的影响

3.4.2蒙脱石悬浊液浓度对改性蒙脱石的影响

3.4.3交联剂离子间浓度比例对改性蒙脱石的影响

3.4.4交联剂和蒙脱石的比例对改性蒙脱石的影响

3.5本章小节

第4章 改性蒙脱石复合絮凝剂处理造纸废水研究

4.1确定复合絮凝剂配方

4.1.1配方筛选

4.1.2改性蒙脱石乳液的最佳投加量

4.1.3 CF-PAC的最佳投加量

4.1.4 PAM的最佳投加量

4.1.5絮凝剂配方小结

4.2确定复合絮凝剂最佳处理工艺

4.2.1确定最佳pH

4.2.2确定最佳搅拌速率

4.2.3确定最佳搅拌时间

4.2.4确定最佳沉淀时间

4.3复合絮凝剂的经济技术的比较

4.4本章小结

第5章本复合絮凝剂的絮凝机理分析

5.1颗粒间的相互作用

5.1.1范德华引力作用

5.1.2静电作用力

5.1.3溶剂化力

5.1.4疏水化力

5.1.5空间位阻作用

5.1.6高分子桥联作用

5.2蒙脱石吸附理论

5.2.1分子吸附模式

5.2.2氢键吸附模式

5.2.3不可逆交换吸附

5.2.4吸附分解模式

5.3 CF-PAC的结构特征絮凝机理

5.4 PAM絮凝机理

5.4.1 PAM物理性质

5.4.2 PAM的化学性质

5.5混凝效果影响因素

5.5.1悬浮液性质对混凝的影响

5.5.2悬浮液pH的影响

5.5.3共存盐类及杂质的影响

5.5.4悬浮液温度的影响

5.5.5水力条件的影响

5.6复合絮凝剂机理分析

第6章结论

6.1研究结论

6.2存在问题与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文