發(fā)布時(shí)間：2020-10-19 16:17

　　 絮凝法是水處理領(lǐng)域最常用的經(jīng)濟(jì)有效的預(yù)處理方法之一。隨著社會(huì)現(xiàn)代化不斷發(fā)展,環(huán)境友好,性能高效的絮凝劑逐漸受到人們的青睞。在本課題中,主要研究了聚硅酸金屬鹽與有機(jī)復(fù)合絮凝劑在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用。分別制備了聚硅酸鋁鎂-陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(PSAM-CPAM)和聚硅酸鋁鈣-海藻酸鈉(PSAC-SA)復(fù)合絮凝劑。在研究PSAM-CPAM絮凝劑以色度去除率和濁度去除率為評(píng)價(jià)指標(biāo),通過(guò)掃描電子顯微鏡,能譜及傅里葉紅外光譜表征手段對(duì)絮凝劑及絮體的形貌結(jié)構(gòu),成鍵結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析;并通過(guò)Zeta電位分析對(duì)其絮凝機(jī)理進(jìn)行深入探索。通過(guò)單因素變量實(shí)驗(yàn)對(duì)PSAM-CPAM的制備和絮凝條件進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)果如下:PSAM-CPAM的最佳制備pH值為2.0、制備PSAM的溫度為40℃、CPAM的聚合溫度為50℃、鋁和鎂與硅的摩爾比為1.0、鋁鹽與鎂鹽的摩爾比為9:1時(shí)且絮凝水樣pH值為7.0、水樣溫度25℃左右、沉降時(shí)間25分鐘和投加量1.0 mL/L(PSAM和CPAM各0.5mL)條件下,通過(guò)分步絮凝的處理方法對(duì)松花江水進(jìn)行絮凝,獲得最大濁度去除率為98.8%,色度去除率98.4%,在絮凝過(guò)程中電荷中和,架橋吸附和共沉淀占據(jù)主導(dǎo)作用。PSAM-CPAM絮凝劑通過(guò)分步絮凝處理,不僅顯著提高絮凝性能,而且避免了可能的二次污染,為有機(jī)絮凝劑的廣泛應(yīng)用提供了可能。在研究PSAC-SA絮凝劑以色度去除率和濁度去除率為評(píng)價(jià)指標(biāo),通過(guò)掃描電子顯微鏡,傅里葉紅外光譜及X射線衍射表征手段對(duì)絮凝劑的形貌結(jié)構(gòu),成鍵結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析,并分別就其制備條件和絮凝條件進(jìn)行優(yōu)化,對(duì)絮凝機(jī)理進(jìn)行深入探索。通過(guò)單因素變量實(shí)驗(yàn)對(duì)PSAC-SA的制備和絮凝條件進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)果如下:PSAC-SA復(fù)合絮凝劑的最佳制備pH值為3.0,反應(yīng)溫度為40℃,鋁和鈣與硅的摩爾比為1.0,鋁與鈣的摩爾比為8:2,海藻酸鈉與硅的質(zhì)量比為0.04且絮凝水樣pH值7.0,水溫25℃,投加量1.0mL/L在此條件下制備并應(yīng)用于松花江水,可實(shí)現(xiàn)最佳絮凝性能,濁度和色度去除率達(dá)98.8%和97.6%;在絮凝過(guò)程中,架橋吸附占據(jù)主導(dǎo)作用。PSAC-SA絮凝劑的原材料來(lái)源廣泛,可生物降解,與聚硅酸金屬鹽復(fù)合可顯著提高絮凝性能且綠色環(huán)�？沙掷m(xù)發(fā)展。
【學(xué)位單位】：吉林化工學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ413
【部分圖文】：

2.6 PSAM-CPAM 絮凝劑的結(jié)構(gòu)表征2.6.1 掃描電子顯微鏡分析采用掃描電鏡對(duì)絮凝劑和絮體的形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，圖2.3為PSAM、CPAM絮凝劑和絮體掃描電鏡圖像。圖2.3 （a） 顯示了PSAM顆粒表面光滑平整，無(wú)定形結(jié)構(gòu)，有許多不規(guī)則的孔道清晰可見(jiàn)，密度較低。圖2.3 （b）顯示了CPAM顆粒表面光滑平坦，但零散、不規(guī)則，有較大的孔道。值得注意的是，在圖2.3 （c） 中由PSAM和CPAM絮凝劑絮凝后所形成的絮體。絮體表面粗糙，凹凸不平，緊密的不規(guī)則的碎片結(jié)構(gòu)，孔道縮緊。這種形貌結(jié)構(gòu)的改變，主要是由于帶負(fù)電的膠體顆粒首先被帶正電的CPAM吸附，形成小的絮體；然后CPAM和PSAM絮凝劑進(jìn)一步覆蓋小絮體

）被 PSAM絮凝劑和 CPAM 絮凝劑作用后，經(jīng)共沉淀作用被沉降。圖2.4 聚硅酸鋁鎂PSAM（a）及PSAM和CPAM絮體的（b）的EDS元素比重分析2.6.3 傅里葉紅外光譜分析如圖2.5為PSAM、CPAM和PSAM-CPAM絮凝后絮體的紅外光譜分析。在圖2.5（a）所示為CPAM的紅外譜圖，在3434.86 cm-1處的吸收峰是由于游離的-NH2和聚集的-NH2鍵伸縮振動(dòng)而引起的；1625.08 cm-1處的吸收峰代表CPAM中C-O的伸縮振動(dòng)。-NH2，C-O的伸縮振動(dòng)主要是由CPAM主鏈上的-CONH基團(tuán)的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)引起的[125]。在圖2.5（c）所示為PSAM的紅外譜圖，在612.2 cm-1處的吸收峰是由Al-O-Si和Mg-O-Si鍵的

-1左右處的吸收峰是Al-OH鍵和Mg-OH鍵表明聚硅酸與Al鹽和Mg鹽的羥基橋聯(lián)作用。相比之下，在圖2.5（b）所示，在C-N、Si-O、Al-O和Mg-O鍵的伸縮振動(dòng)下，1625.08 cm-1和1090.80 cm-1處的吸收峰變寬。這些峰的存在證實(shí)了絮體具有PSAM和CPAM的復(fù)合雜化結(jié)構(gòu)。圖 2.5 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（a）、PSAM 和 CPAM 絮凝后絮體（b）及聚硅酸鋁鎂（c）的紅外光譜圖2.7 PSAM-CPAM 絮凝劑的制備條件對(duì)絮凝效果的影響根據(jù)前期探索實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)PSAM-CPAM絮凝劑處理松花江水具有一定的絮凝效果。為了實(shí)現(xiàn)高效絮凝，獲得最大的除濁除色率，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)法優(yōu)化了制備pH、PSAM和CPAM制備溫度、n(Al+Mg)/n(Si)及n(Al)/n(Mg)等因素，用除濁率和除色率為評(píng)價(jià)指標(biāo)。2.7.1 制備 PSAM 絮凝劑的 pH 值影響一般來(lái)說(shuō)，制備pH值是影響絮凝劑絮凝效率的關(guān)鍵性因素。因此，如圖2.6所示探究了制備過(guò)程中pH值對(duì)絮凝效率的影響。保持n(Al+Mg)/n(Si)=1.0、n(Al)/n(Mg)=9:1、PSAM的制備溫度40℃，CPAM的聚合溫度為50℃不變的條件下
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