高硅聚硅铝絮凝剂的制备方法及性能研究

摘要

絮凝沉淀是水处理工艺中应用最普遍的关键环节之一，它决定着后续流程的进行工况、最终出水水质和成本费用，因而成为环境工程中最重要的研究和应用领域。研制和开发新型、高效、无毒、廉价的无机高分子絮凝剂成为水处理领域的一项迫切任务，是当前国内外水处理界关注的重要课题之一。 本试验着手研究的聚硅酸金属盐絮凝剂，是一类新型无机高分子复合絮凝剂。该类絮凝剂分子量高、絮凝性能优异、成本低，可以广泛应用于各种水处理工艺，因此是当前国内外无机高分子絮凝剂研究的一个热点。 本文介绍了聚硅酸硫酸铝絮凝剂的制备工艺，并利用正交设计的方法，对其中Al/Si摩尔比、硅酸熟化pH值、聚硅酸熟化时间、药品熟化pH、药品熟化时间、投药量等制备参数进行了分析和讨论，得到优化的制备条件，确定了更为合理的制备工艺。在此基础上确定试验的研究重点为高硅聚硅铝絮凝剂(简称HSPSAS)。 液体高硅聚硅铝絮凝剂具有很好的絮凝效果，但稳定性低是影响其大规模工业生产的主要原因。本文通过试验分析了影响高硅聚硅铝絮凝剂稳定性的各种因素，发现可以通过降低温度和药品浓度、添加适当稳定剂的方法提高其稳定性，这为改善聚硅酸金属盐絮凝剂的稳定性提供了有意义和富有成效的探索。 通过比较用液态高硅聚硅铝与聚合氯化铝(PAC)絮凝剂分别对四种地表水以及印染废水、垃圾渗滤液、自来水进行絮凝处理的结果，发现高硅聚硅铝絮凝剂去除水中COD、TP的效果好于聚合氯化铝。 根据国家标准关于水体中铝和硅的分析方法，检测了经聚硅铝絮凝剂处理后水中硅、铝的残余量，发现HSPSAS处理后水中残余铝、硅的含量很低，完全符合世界卫生组织制定的低于0.2mg/L的标准。 最后本文结合试验对高硅聚硅酸硫酸铝的絮凝机理作了初步的探讨，提出了铝盐与聚硅酸颗粒间的作用模型及聚硅酸铝盐的絮凝机理。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第1章引言

1.1本课题研究的目的和意义

1.2聚硅酸盐类絮凝剂的研究进展

1.2.1聚硅酸硫酸铝(PSAS)

1.2.2聚硅酸氯化铝(PASC)

1.2.3聚硅酸硫酸铁(PFSS)

1.2.4聚硅酸铝铁(PAFS)

1.2.5小结

1.3本论文所要解决的主要内容

第2章高硅聚硅铝絮凝剂的制备

2.1主要仪器和试剂

2.2絮凝剂的制备方法

2.3废水絮凝试验

2.4制备工艺试验设计

2.4.1初步试验

2.4.2进一步试验

2.5优化后的各制备工艺条件

2.6絮凝效果图片比较

第3章高硅聚硅铝絮凝剂稳定性的研究

3.1活化硅酸稳定性理论介绍

3.2高硅聚硅铝絮凝剂稳定性的研究试验和操作方法

3.3不同因素对液体絮凝剂稳定性的影响

3.3.1药品的pH值

3.3.2药品中的含铝量

3.3.3药品的稀释倍数

3.3.4药品的保存温度

3.3.5加入聚丙烯酰胺

3.3.6加入聚乙烯醇

3.3.7加入聚丙烯酰胺和聚乙烯醇

3.3.8其他药品的加入

3.4干燥后固体絮凝剂试验部分

第4章高硅聚硅铝絮凝剂在水处理中的应用研究

4.1试验部分

4.1.1絮凝剂介绍

4.1.2絮凝试验

4.1.3分析方法

4.2高硅聚硅铝絮凝剂对不同废水的处理效果

4.2.1处理用水简介

4.2.2东湖水

4.2.3南湖水

4.2.4长江水

4.2.5垃圾渗滤液

4.2.6印染废水

4.2.7自来水

4.3本章小结

第5章对处理后水中残余SiO2和Al3+的研究

5.1试验部分

5.1.1处理水后水中残余SiO2的含量

5.1.2处理水后水中残余Al2O3的含量

5.1.3测试结果

5.2本章小结

第6章高硅聚硅铝絮凝剂絮凝机理初探

6.1水质理论概述

6.2絮凝机理介绍

6.3合成药品的检测及分析

6.3.1 X-衍射结果

6.3.2红外光谱测试结果

6.4高硅聚硅铝絮凝剂铝硅间的相互作用

6.4.1硅酸的聚合机理

6.4.2铝盐的性质

6.4.3铝硅反应模型

6.5聚硅酸铝盐絮凝机理分析

第7章结语

参考文献

致谢

附录：硕士研究生期间发表的论文及参研项目