硼改性聚硅酸铝铁絮凝剂的制备及性能研究

摘要

水污染是我国亟待解决的问题，印染废水在水污染中占有很大的比重，絮凝过程是印染废水处理中非常重要的步骤，该过程中絮凝剂的选择是关键。聚硅酸铝铁的研究已经趋于成熟，其对印染废水处理具有一定效果。但是，聚硅酸铝铁稳定性差，易自聚。为了提高聚硅酸铝铁稳定性，本论文加入四硼酸钠对其改性，制备含硼聚硅酸铝铁絮凝剂。
　　 以硅酸钠为原料在酸性条件下制备聚硅酸，将铝盐、铁盐依次加入聚硅酸中聚合得到PSAF，在PSAF中加入改性药剂四硼酸钠对其进行改性，得到新型无机高分子絮凝剂B-PSAF。
　　 通过单因素实验和正交实验设计优化得到B-PSAF的最佳制备工艺为:常温下聚合，c(Na2SiO3)=0.3 mol/L，硅酸活化pH=5.0，活化时间为120 min，Al/Si摩尔比=1.0，Fe/Si摩尔比=1.0，B/Si摩尔比为0.1。
　　 红外光谱分析表明B-PSAF絮凝剂不是几种物质的简单混合，而是通过络合成键形成了大分子聚合物。扫描电镜图像表明B-PSAF的结构呈叶片交错堆积，易于进行吸附架桥作用。电泳法测得PSAF的Zeta电位为3.28 mV，B-PSAF的电位为7.33 mV，B-PSAF比PSAF更稳定，同时表明其能进行压缩双电层、吸附电中和作用。
　　 将B-PSAF絮凝剂样品用于模拟印染废水处理，得到最佳用量为10 mg/(500mL)，CODCr去除率可达99.37％，COD去除性能明显优于自制PSAF和市售聚合硫酸铁。
　　 通过絮凝剂样品表征及性能研究，结果表明在絮凝过程中，B-PSAF中铝离子和铁离子水解产生大量水解沉淀物，快速沉淀过程中对废水中粒子产生了卷扫网捕作用，同时其特殊的结构和电位在絮凝过程中发挥了吸附架桥、压缩双电层和吸附电中和作用。

目录

声明

学位论文数据集

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 印染废水的处理现状

1．3 絮凝剂研究现状

1．3．1 无机絮凝剂

1．3．2 有机高分子絮凝剂

1．3．3 微生物絮凝剂

1．3．4 复合絮凝剂

1．3．5 聚硅酸类絮凝剂研究进展

1．3．6 几类絮凝剂性能比较

1．4 絮凝机理

1．4．1 絮凝机理研究概况

1．4．2 絮凝理论

1．4．3 影响絮凝效果因素

1．5 本论文选题意义及主要研究内容

第二章 实验部分

2．1 主要实验仪器和试剂

2．2 含硼聚硅酸铝铁絮凝剂的制备方法

2．2．1 聚硅酸的制备

2．2．2 PSAF合成正交实验设计

2．2．3 硼改性聚硅酸铝铁的制备

2．3 絮凝剂表征方法

2．3．1 红外光谱分析

2．3．2 扫描电镜分析

2．3．3 电导率测定

2．3．4 絮凝剂pH测定

2．3．5 Zeta电位的测定

2．4 絮凝性能研究方法

2．4．1 模拟废水

2．4．2 絮凝实验

2．4．3 化学需氧量的测定

2．4．4 脱色率的测定

第三章 絮凝剂的制备工艺研究

3．1 前言

3．2 含硼聚硅酸铝铁絮凝剂的制备

3．2．1 聚硅酸稳定性的研究

3．2．2 聚硅酸铝铁合成条件优化

3．2．3 硼改性聚硅酸铝铁的制备

3．3 本章小结

第四章 絮凝剂的表征和应用性能

4．1 前言

4．2 絮凝剂的表征

4．2．1 红外光谱分析

4．2．2 扫描电镜分析

4．2．3 pH变化

4．2．4 电导率分析

4．2．5 Zeta电位测定

4．3 絮凝剂的应用性能研究

4．3．1 B-PSAF絮凝剂投加量对絮凝性能的影响

4．3．2 放置时间对絮凝性能的影响

4．3．3 几种不同絮凝剂比较

4．3．4 絮凝沉降过程

4．4 絮凝剂稳定性研究

4．5 絮凝作用机理

4．6 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表论文

作者及导师介绍