矿物材料麦饭石絮凝剂的制备及特性研究

发布时间：2017-10-16 08:06

  本文关键词：矿物材料麦饭石絮凝剂的制备及特性研究

  更多相关文章： 矿物材料 麦饭石 絮凝剂 Zeta电位 PAC

【摘要】：絮凝法作为水处理过程中重要方法之一,采用工艺简单、经济高效、无毒无害的絮凝剂一直是水处理中的核心。因此,研制和开发安全高效、无毒害作用的絮凝剂一直是国内外重要研究方向,具有重大意义。本文以天然矿物材料麦饭石作为原料,在常温下制备一种新型无机矿物材料絮凝剂,并对其性能、应用效果絮凝机理进行探讨分析。本研究以矿物材料麦饭石为原料,酸作为改性剂制备了矿物材料絮凝剂,通过单因素实验系统考察原料的粒径、煅烧温度、酸改性剂种类浓度对絮凝效果的影响,筛选出了麦饭石絮凝剂最佳制备条件:将原料研磨3.5 min后,以质量浓度为25%的酸作为酸改性剂,常温条件下充分搅拌混合静置,得到半固态胶状絮凝剂,并于95℃C条件下进行烘干2 h后置于105℃烘箱中烘干12 h,经粉碎制得粉末状絮凝剂。通过SEM、XRD等对制得的絮凝剂进行表征分析,结果表明:与麦饭石原料结构相类似,酸改性制得的麦饭石絮凝剂也呈层片状,其表面吸附了大量团聚结构的微粒,同时具有多孔结构,比表面积较原料减小。酸改性后使原料内部孔洞间充满酸溶性物质,可以发挥絮凝剂用,对麦饭石絮凝剂超声清洗后发现其比表面积增大。通过絮凝实验,确定了麦饭石絮凝剂的最佳水动力条件;采用单因素实验详细考察了絮凝剂投加量、水样pH值、温度等对絮凝效果的影响。通过与市售PAC、PFS作对比处理自配模拟水样和校园景观湖水发现,虽然投加量及处理较差,但絮体沉降性能明显优于市售PAC、PFS。通过测定浊度、CODcr、BOD_5、TOC等评价了自制絮凝剂的絮凝性能。结果表明:麦饭石絮凝剂絮凝效果最佳条件为:投加量为600mg/L、水温30℃,水样pH为8时,此时模拟水样浊度可从212 NTU下降到2.73 NTU,浊度去除率达98.71%。麦饭石絮凝剂适应范围较广,在pH范围5～11、水温范围为15～40℃均有良好的处理效果。最后通过SEM和Zeta电位对麦饭石絮凝剂机理进行分析,认为在麦饭石絮凝过程中主要发挥的是吸附电中和作用。此外通过自制麦饭石絮凝剂与市售PAC进行复配,发现在保证处理效果的同时,可以有效减少投加量及产生絮体的体积。
【关键词】：矿物材料 麦饭石 絮凝剂 Zeta电位 PAC
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ085.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 前言9-23
• 1.1 地球水资源现状9
• 1.2 我国水资源及污染现状9-10
• 1.2.1 我国水资源现状9-10
• 1.2.2 我国水污染现状10
• 1.3 矿物材料特性及应用10-16
• 1.3.1 矿物材料特点及应用10-12
• 1.3.2 天然矿物材料麦饭石12-16
• 1.4 絮凝剂种类16-18
• 1.4.1 无机絮凝剂17
• 1.4.2 有机絮凝剂17
• 1.4.3 微生物絮凝剂17-18
• 1.4.4 复合絮凝剂18
• 1.5 絮凝剂作用机理18-21
• 1.5.1 压缩双电层19
• 1.5.2 吸附电中和19-20
• 1.5.3 吸附架桥20-21
• 1.5.4 网捕卷扫21
• 1.6 本课题研究意义及主要研究内容21-23
• 1.6.1 研究意义21-22
• 1.6.2 主要研究内容22-23
• 2 矿物材料麦饭石絮凝剂的制备23-32
• 2.1 引言23
• 2.2 实验部分23-26
• 2.2.1 实验仪器、试剂及水样23-24
• 2.2.2 技术路线24-25
• 2.2.3 实验方法25
• 2.2.4 分析方法25-26
• 2.3 结果与讨论26-31
• 2.3.1 絮凝剂原料的选择26-27
• 2.3.2 改性剂对絮凝效果的影响27
• 2.3.3 粒径对絮凝效果的影响27-28
• 2.3.4 酸浓度对絮凝效果的影响28-29
• 2.3.5 原料煅烧温度对絮凝效果的影响29-30
• 2.3.6 制备温度对絮凝效果的影响30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 3 麦饭石絮凝剂的絮凝性能及机理分析32-60
• 3.1 引言32
• 3.2 实验部分32-36
• 3.2.1 实验仪器、试剂及水样32-33
• 3.2.2 实验试剂33-34
• 3.2.3 实验方法34
• 3.2.4 絮凝剂表征方法34
• 3.2.5 分析方法34-36
• 3.3 结果与讨论36-58
• 3.3.0 麦饭石絮凝剂的结构表征36-38
• 3.3.1 麦饭石絮凝剂最佳水力条件分析38-44
• 3.3.2 麦饭石絮凝剂絮凝性能分析44-47
• 3.3.3 麦饭石絮凝剂应用性分析47-56
• 3.3.4 麦饭石絮凝剂絮凝机理探讨56-58
• 3.4 成本估算58-59
• 3.5 本章小结59-60
• 4 结论60-61
• 5 展望61-62
• 6 参考文献62-68
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况68-69
• 8 致谢69

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