壳聚糖改性蛭石絮凝除藻研究

发布时间：2017-05-19 18:13

  本文关键词：壳聚糖改性蛭石絮凝除藻研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水华蓝藻的爆发破坏了水体生态平衡,使水质恶化,影响了饮用水安全,危害人体健康。粘土絮凝法被公认为最具潜力的除藻方法,本文采用壳聚糖改性蛭石絮凝除藻,考察了改性方式、蛭石粒径、投加量、投加比、藻密度、初始pH值、藻类生长期、胞外分泌物(EOM)等因素对除藻效果的影响,通过分析Zeta电位、藻絮体,探究了除藻机理,并与聚合氯化铝(PAC)的除藻效果比较,分析了实际应用的可行性,得出以下结论:(1)单独蛭石絮凝除藻率仅在10%~15%之间,分别使用五种改性剂改性蛭石,得出壳聚糖改性蛭石的除藻效果最佳。单独壳聚糖絮凝除藻:投加量为1.8mg/L时絮凝效果最佳,浊度、藻密度和叶绿素a(chl-a)的去除率分别为93.21%、96.17%和95.63%。(2)藻密度约4.86×109cells/L(A680≈0.1)时,当蛭石粒径为120目,壳聚糖与蛭石投加比为1:15,蛭石投加量18 mg/L时絮凝效果最理想,浊度、藻密度、chl-a的去除率分别为95.16%、96.67%、100%,且生成的絮体大而密实、抗扰动性强,比单独壳聚糖生成絮体的速度更快、更稳定。A680值为0.053、0.102、0.143和0.197的含藻水去除率最大相差10%,说明壳聚糖改性蛭石絮凝除藻的抗藻密度冲击负荷能力强,可用于不同爆发程度的蓝藻。酸性条件下的絮凝效果最好,当水体pH大于8时,藻细胞去除率急剧下降。(3)衰亡后期的藻细胞DOC值较高,与其他生长期相比,较难处理,藻细胞去除率仅在30%左右。过量的EOM会增大改性蛭石的投加量,当达到相同去除率时,未移除EOM藻液的壳聚糖改性蛭石的投加量是移除EOM藻液的3倍。EOM对絮凝除藻具有低促高抑的作用,低浓度(DOC10 mL)时EOM中的高分子化合物可发挥吸附架桥作用,有利于于絮凝;高浓度(DOC30 mL)时EOM的电负性发挥主导作用,从而抑制絮凝。(4)壳聚糖可改变蛭石的Zeta电位为正值,压缩双电层,与藻体电性中和,从而使藻体脱稳聚集。絮体的显微、SEM和分形维数分析表明,宏观上,壳聚糖改性蛭石絮凝的絮体大而密实,以蛭石为凝聚核呈球状;微观角度,壳聚糖改性蛭石将藻体凝结成了内部为网状的凝聚团;量化角度,壳聚糖改性蛭石絮体的分形维数为1.832,比单独壳聚糖高0.343。壳聚糖改性蛭石絮凝除藻的主要机理为电性中和、粘附架桥、网捕卷扫作用。(5)PAC与壳聚糖改性蛭石的藻细胞去除率相差不到5%,但沉降时间却相差6倍,壳聚糖改性蛭石生成的絮体呈球状,更大、更密实、抗扰动性更强。PAC易造成铝残留问题,壳聚糖和蛭石天然无害、环境友好,且藻絮体回收可作为植物的栽培基质和肥料,具有良好的环境效益。因此,将壳聚糖改性蛭石实际用于絮凝除藻是可行的。
【关键词】：蓝藻 蛭石 壳聚糖 絮凝 改性
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 水体富营养化9-10
• 1.2 蓝藻水华的形成及危害10-12
• 1.2.1 蓝藻水华的形成10-11
• 1.2.2 蓝藻水华的危害11-12
• 1.3 常用除藻方法12-15
• 1.3.1 物理法12
• 1.3.2 化学法12-13
• 1.3.3 生物法13-14
• 1.3.4 改性粘土絮凝除藻14-15
• 1.4 蛭石及其在富营养化水体中的应用15-17
• 1.5 胞外分泌物（EOM）对混凝的影响作用17-18
• 1.6 课题研究的背景、意义及研究内容18-20
• 1.6.1 课题的研究背景和意义18
• 1.6.2 课题研究内容18-20
• 第二章 实验材料与方法20-26
• 2.1 实验材料20-21
• 2.1.1 实验仪器20
• 2.1.2 实验药剂20-21
• 2.2 检测指标及方法21-23
• 2.3 藻类培养23-24
• 2.4 改性蛭石的制备24
• 2.5 含藻水配置及实验方法24-26
• 第三章 壳聚糖改性蛭石絮凝除藻实验26-43
• 3.1 蛭石絮凝除藻效果26-27
• 3.1.1 蛭石絮凝除藻效果26-27
• 3.1.2 不同蛭石改性方式的絮凝除藻效果27
• 3.2 壳聚糖絮凝除藻效果27-30
• 3.2.1 投加量对除藻效果的影响27-28
• 3.2.2 初始pH值对壳聚糖除藻效果的影响28-30
• 3.3 壳聚糖改性蛭石絮凝除藻效果研究30-35
• 3.3.1 投加方式对除藻效果的影响30-31
• 3.3.2 蛭石投加量及粒径对除藻效果的影响31-34
• 3.3.3 壳聚糖与蛭石改性投加比的确定34-35
• 3.4 壳聚糖改性蛭石絮凝除藻的影响因素35-41
• 3.4.1 藻密度对絮凝除藻效果的影响35-36
• 3.4.2 初始pH值对除藻效果的影响36-37
• 3.4.3 藻类生长期对絮凝除藻效果的影响37-38
• 3.4.4 EOM对絮凝的影响分析38-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第四章 壳聚糖改性蛭石絮凝除藻机理研究43-52
• 4.1 Zeta电位分析43-46
• 4.1.1 不同生长期藻液的Zeta电位43-44
• 4.1.2 壳聚糖和蛭石的Zeta电位44-45
• 4.1.3 壳聚糖改性蛭石的Zeta电位45-46
• 4.2 藻絮体分析46-50
• 4.2.1 藻絮体形态分析46-49
• 4.2.2 藻絮体分形维数量化分析49-50
• 4.3 本章小结50-52
• 第五章 与絮凝除藻剂聚合氯化铝的比较52-56
• 5.1 絮凝除藻效果比较52-54
• 5.1.1 PAC絮凝除藻效果52-53
• 5.1.2 PAC改性蛭石絮凝效果53
• 5.1.3 壳聚糖改性蛭石与PAC除藻效果对比53-54
• 5.2 生态安全性比较54-55
• 5.3 本章小结55-56
• 第六章 总结与展望56-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 攻读学位期间的研究成果63-64

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