蒙脱石絮凝剂的制备及絮凝效果的研究

发布时间：2020-03-22 01:57

【摘要】：目前使用较广泛的絮凝剂为聚合氯化铝(PAC),因其絮体松散、易上浮、沉降性能差,在水体中有一定的残留等缺点,仍然需要改进。因此,研制和开发安全无毒、高效价廉的絮凝剂是国内外重要研究方向之一,具有极大研究意义。为了降低絮凝剂毒性、提高絮体的分离效果,本研究以无机矿物材料蒙脱石(MTS)为原料,通过酸改性,制备蒙脱石絮凝剂(MTSF),对比聚合氯化铝(PAC)絮凝剂来处理模拟废水。实验结果表明,MTS没有絮凝作用,但经过酸改性后的MTSF具有很好的絮凝效果,最大浊度去除率为96.73%,而在絮体沉降速度及体积上,MTSF远优于PAC。MTSF絮凝机理是吸附-电中和,是固体颗粒和可溶性盐两者的协同作用,显示出较好的沉降性能和压缩性能,絮体达到沉降平衡后,其体积小于PAC的三分之一。MTSF与PAC絮凝剂复合使用,可有效地减少絮体体积,提高絮体沉降性能。总之,MTSF具有与PAC相同的絮凝效果,但是絮体的沉淀压缩性能远优于PAC,是一种综合性能优越的絮凝剂。使用自制的蒙脱石絮凝剂(MTSF)对高浓度畜禽养殖废水进行处理,以传统絮凝剂聚合氯化铝(PAC)作为参考,研究了絮凝剂投加量对废水处理的絮凝效果的影响,探讨了絮体过程中絮体沉降特性。由实验结果可知,MTSF对养殖废水净化效果优于传统絮凝剂PAC,在最佳投加量12000mgL-1时,废水中的浊度、SS、CODcr、NH4+-N 以及 TP 的去除率分别达到 85.7%、96.8%、60.7%、16.3%和 97.7%;MTSF的投加量虽远大于PAC,但MTSF的絮体沉降体积只占整个体积的12%,只有PAC的絮体沉降体积、的1/5不到,MTSF中的可溶态物质和颗粒态物质相互协同效应加快了絮凝过程和沉降过程;上清液中未能检测到Cd、Cr、Ni、Cu、Pb,而As含量由原来的0.15mg L-1增加到0.34mg L-1,但仍小于《污水综合排放标准》(GB8978-2002)中规定的0.50 mg L-1;因此上清液可达标排放或进行后续的生化处理。
【图文】：

表面活性位,蒙脱石,吸附能力,污染物

１．３．２天然黏土矿物蒙脱石的特点及应用逡逑蒙脱石是人类已知的最古老的工程材料之一，也是研究最多的粘土矿物之一。它逡逑是一种２：邋１类型的层状硅酸盐晶体矿物，图１－３显示了蒙脱石的结构１７９］，其单元层逡逑结构由放置在两个四面体二氧化硅层之间的一个八面体氧化铝层组成。Ｓｉ４＋在四面体逡逑层中的Ａ１３邋＋和Ａｌ２＋在八面体层中的Ｍｇ２＋或Ｚｎ２＋的晶格损伤和同构置换导致粘土上的逡逑表面呈净负电荷｜８（＞１。这个带负电的表面被硅酸盐片材的表面和界面处的可交换阳离子逡逑中和。因此，，蒙脱石常常在处理废水中的Ｃｓ＋，邋Ｓｒ２＋，邋Ｅｕ３＋，Ｔｈ４＋和Ｕ０２２＋等金属阳离逡逑子方面显示出优势［８１４２１。电荷通常被置于层间空间的水合阳离子平衡，可以有效地去逡逑除水溶液中的一些无机和有机污染物［８＞８４１。逡逑Ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ邋ｇａｌｌｅｒｙ逡逑ｗｉｔｈ邋ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ邋ｃａｔｉｏｎｓ逡逑图１－３蒙脱石的结构１７９１逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３邋ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｍｏｎｔｉｎｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ邋１７９１逡逑然而，由于表面活性位数有限，蒙脱石对污染物的吸附能力较小。为了提高蒙脱逡逑石／膨润土的吸附能力，己经使用了不同的技术如有机改性１８５＿８６］，酸活化＿和热煅烧逡逑＿９２］来预处理样品。其中，热锻烧是一种简单而有效的方法。在热锻烧过程中，样品逡逑将经历四个反应：（１）脱水，（２）脱羟基，（３）分解和（４）重结晶。夹层中的Ｈ２０逡逑８逡逑

制备流程,絮凝剂

图２－１絮凝剂制备流程逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋ｃｏａｇｕｌａｎｔ逡逑称取一定量蒙脱石ＭＴＳ经粉碎机粉碎后，并经过不同目数（１２０目、２００目、２５０逡逑目）的筛网筛分，得到不同大小的ＭＴＳ。将筛分后的ＭＴＳ与不同质量分数（２０％、逡逑２５％、３０％）的硫酸溶液按照质量比１：２进行混合，常温下搅拌均匀，静置活化不同逡逑时间（３邋ｈ、４邋ｈ、５邋ｈ）后在９５邋°Ｃ下直接烘干２邋ｈ，再于１０５邋°Ｃ干燥１２邋ｈ后用粉碎机粉逡逑碎３０邋ｓ，即可获得实验用的粉体状ＭＴＳＦ。逡逑２＿２．３．２烧杯混凝试验逡逑烧杯混凝实验是应用最广泛和最有效的评价混凝处理的方法，具体操作如下：取逡逑５００邋ｍＬ模拟牛奶废水置于５００邋ｍＬ的烧杯中，以２００邋ｒｍｉｉｆ１快速搅拌３０邋ｓ，然后加入逡逑一定量的经过酸改性的ＭＴＳＦ，继续搅拌３邋ｍｉｎ。快速搅拌结束后，转为慢速搅拌，逡逑以４０邋ｒｍｉｎ＿１揽拌１５邋ｍｉｎ，最后静置直至混凝沉降结束后，于液面下２邋ｃｍ处取水样测逡逑定其上清液浊度。逡逑２．２．４分析方法逦？逡逑
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703

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