水滑石型污泥脱水剂的制备及污泥脱水性能
发布时间：2021-03-02 03:42
随着城镇化进程的加快,城镇污水也逐年增加,城镇污水处理厂的大量兴建随之带来大量污泥的集聚与排除,因此污泥处理问题十分突出。含水量高的污泥首先需要添加污泥脱水药剂和配合机械脱水来加速脱出污泥间隙水。目前普遍使用的聚阳离子丙烯酰胺类污泥脱水药剂不仅价格昂贵,而且配制困难、容易粘污器壁、残留药剂难以降解,造成了二次污染,且脱水效率有限（经过脱水后的污泥含水率仍在8085%）,这样致使处理后的污泥量大,二次处理能耗高、运转经济成本大,只好使用污泥掩埋处理方式,不仅占用土地,而且对环境不友好,本论文针对以上问题研制了新型的污泥脱水剂。通过比较了已被使用的蒙脱石、累托石之后,提出了使用已能大规模工业化生产的镁铝水滑石及其化学修饰物为新的无机活性物种,利用其二维纳米尺寸的主体层板带正电荷的特征,及二维纳米尺寸的主体层板沿着第三维方向有序排列时仅靠较小的氢键缔合力形成“滑石”,容易剥离的特点,经过去碳酸化反应及膜透析化学修饰,得到氯化镁铝双核氢氧化物叠层片簇（Mg3Al-Cl-LDH）和氢氧化镁铝双核正电溶胶叠层片簇（Mg3Al-LDHEPCL）,二者皆保留了水滑石主体基础板块与...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
009年1月水质类别比例Fig.1-1TheproportionaldistributionofwaterqualityinJanuray2009
第 1 章 绪论.3 污泥脱水中存在的问题 1978 年~2004 年，全国污水厂的污泥泥饼产量从 150 吨/日增加到 /日，大部分污水处理厂缺少污泥处置的设施，污泥尚未得到安全处随着城市污水处理能力的不断增加，每天不断产生更多的污泥，污置已经成为污水处理、环境整治工作中的新难题、新挑战[29~32]。据国内外污泥无害化处置经验[33~36]，污泥填埋逐渐被禁止使用，污逐步加少的趋势，取而代之，以土地利用为目的的堆肥和热干化技泥无害化处置的主要手段[37~41]。在多元化的思想指导下，在应用稳消化技术、堆肥技术的同时，尝试学习美国及欧洲的生物化学方法[42~45]，可将污泥中的有机物最大化的保留[46~49]，是实现污泥资源，稳定化，无害化的先进技术[50~54]。论文所研制出的新型污泥脱水剂有利于以堆肥为主的后续污泥处置员国污泥处置现状可以看出（如图 1-2），发达国家污泥处置多以土主体[55~58]。
天然水滑石或工业化规模生产的人工水滑石是热稳定性非常优异的无毒环保产品，因结构中镁铝比例固定，容易形成稳定规整的层状晶体结构团簇，带的永久正电荷量大，巨大的比表面积，廉价易得且具有优异的层状晶体结构。水滑石属三方晶系, 空间群为 R3m，羟基 OH-堆积形成密置双层, 镁、铝离子随机分布在羟基堆积成的密置双层八面体空隙中, 形成带正电的基本层[Mg6Al2(OH)16]2+(Mg3Al-LDH), 两个 Mg3Al-LDH 间夹带负电中间层[CO32-,4H2O]，Mg3Al-LDH 和中间层交错堆积,形成镁铝水滑石层状晶体。目前因水滑石分散性和透明性好，热稳定性优异，被广泛用作塑料制品热稳定剂和阻燃剂[95~100]，市场上容易获得。但工业生产的铝镁水滑石，由于 CO32-与 Mg3Al-LDH 结合过于密切，层间离子的可交换性小，需通过去碳酸化反应进行化学修饰才可以用作合成无机有机杂化聚合物的骨架。Andrey Tsyganok 和 Abdelhamid Sayari[101]曾对水滑石去碳酸化前后的结构进行模拟表示，去碳酸化前如图 1-3 所示。经过去碳酸化修饰后的水滑石，其层间的阴离子可被其他阴离子与有机物置换，置换后的模拟图如 1-4。
【参考文献】：
期刊论文
[1]层状双金属氢氧化物微观结构与性质的理论研究进展[J]. 倪哲明,胥倩,潘国祥,毛江洪. 物理化学学报. 2009(04)
[2]n（Mg）/n（Al）=3的水滑石层板结构及层间距的阴离子调控[J]. 刘亚辉,郭玉华,吴静怡,刘灵燕,何静,陈标华,蒲敏. 高等学校化学学报. 2008(06)
[3]水滑石/LLDPE无卤阻燃复合材料的阻燃性[J]. 张丽本,温云飞,马成国,刘立柱. 现代塑料加工应用. 2008(01)
[4]城市污水处理厂污泥脱水性能研究[J]. 高健磊,闫怡新,吴建平,万耀强. 环境科学与技术. 2008(02)
[5]壳聚糖及其衍生物对染料废水的脱色研究[J]. 陈忻,孙恢礼,潘嘉慧. 环境科学与技术. 2007(09)
[6]Production and application of a novel bioflocculant by multiple-microorganism consortia using brewery wastewater as carbon source[J]. ZHANG Zhi-qiang1,LIN Bo2,XIA Si-qing1,,WANG Xue-jiang1,YANG A-ming11.State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse,College of Environmental Science and Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China.2.College of Environmental Science and Engineering,Nanchang University,Nanchang 330031,China. Journal of Environmental Sciences. 2007(06)
[7]高分子量阳离子型污泥脱水剂的合成[J]. 李志坚,张秀玲. 应用化工. 2007(04)
[8]淀粉衍生物絮凝剂的研究进展[J]. 陈彦逍,刘绍英,王公应. 工业水处理. 2007(01)
[9]水处理絮凝剂的研究进展[J]. 樊忠昌,马同森. 南阳师范学院学报. 2006(12)
[10]水处理有机絮凝剂的研究进展[J]. 苗庆显,高立芹,秦梦华. 工业水处理. 2006(10)
博士论文
[1]改性累托石/壳聚糖复合絮凝剂的研制与应用研究[D]. 曾德芳.武汉理工大学 2006
[2]丙烯酰胺类聚合物合成及性能研究[D]. 丁伟.大庆石油学院 2006
硕士论文
[1]兼氧生物絮凝反应器预处理城镇污水的试验研究[D]. 张婷.武汉理工大学 2009
本文编号：3058533
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
009年1月水质类别比例Fig.1-1TheproportionaldistributionofwaterqualityinJanuray2009
第 1 章 绪论.3 污泥脱水中存在的问题 1978 年~2004 年，全国污水厂的污泥泥饼产量从 150 吨/日增加到 /日，大部分污水处理厂缺少污泥处置的设施，污泥尚未得到安全处随着城市污水处理能力的不断增加，每天不断产生更多的污泥，污置已经成为污水处理、环境整治工作中的新难题、新挑战[29~32]。据国内外污泥无害化处置经验[33~36]，污泥填埋逐渐被禁止使用，污逐步加少的趋势，取而代之，以土地利用为目的的堆肥和热干化技泥无害化处置的主要手段[37~41]。在多元化的思想指导下，在应用稳消化技术、堆肥技术的同时，尝试学习美国及欧洲的生物化学方法[42~45]，可将污泥中的有机物最大化的保留[46~49]，是实现污泥资源，稳定化，无害化的先进技术[50~54]。论文所研制出的新型污泥脱水剂有利于以堆肥为主的后续污泥处置员国污泥处置现状可以看出（如图 1-2），发达国家污泥处置多以土主体[55~58]。
天然水滑石或工业化规模生产的人工水滑石是热稳定性非常优异的无毒环保产品，因结构中镁铝比例固定，容易形成稳定规整的层状晶体结构团簇，带的永久正电荷量大，巨大的比表面积，廉价易得且具有优异的层状晶体结构。水滑石属三方晶系, 空间群为 R3m，羟基 OH-堆积形成密置双层, 镁、铝离子随机分布在羟基堆积成的密置双层八面体空隙中, 形成带正电的基本层[Mg6Al2(OH)16]2+(Mg3Al-LDH), 两个 Mg3Al-LDH 间夹带负电中间层[CO32-,4H2O]，Mg3Al-LDH 和中间层交错堆积,形成镁铝水滑石层状晶体。目前因水滑石分散性和透明性好，热稳定性优异，被广泛用作塑料制品热稳定剂和阻燃剂[95~100]，市场上容易获得。但工业生产的铝镁水滑石，由于 CO32-与 Mg3Al-LDH 结合过于密切，层间离子的可交换性小，需通过去碳酸化反应进行化学修饰才可以用作合成无机有机杂化聚合物的骨架。Andrey Tsyganok 和 Abdelhamid Sayari[101]曾对水滑石去碳酸化前后的结构进行模拟表示，去碳酸化前如图 1-3 所示。经过去碳酸化修饰后的水滑石，其层间的阴离子可被其他阴离子与有机物置换，置换后的模拟图如 1-4。
【参考文献】：
期刊论文
[1]层状双金属氢氧化物微观结构与性质的理论研究进展[J]. 倪哲明,胥倩,潘国祥,毛江洪. 物理化学学报. 2009(04)
[2]n（Mg）/n（Al）=3的水滑石层板结构及层间距的阴离子调控[J]. 刘亚辉,郭玉华,吴静怡,刘灵燕,何静,陈标华,蒲敏. 高等学校化学学报. 2008(06)
[3]水滑石/LLDPE无卤阻燃复合材料的阻燃性[J]. 张丽本,温云飞,马成国,刘立柱. 现代塑料加工应用. 2008(01)
[4]城市污水处理厂污泥脱水性能研究[J]. 高健磊,闫怡新,吴建平,万耀强. 环境科学与技术. 2008(02)
[5]壳聚糖及其衍生物对染料废水的脱色研究[J]. 陈忻,孙恢礼,潘嘉慧. 环境科学与技术. 2007(09)
[6]Production and application of a novel bioflocculant by multiple-microorganism consortia using brewery wastewater as carbon source[J]. ZHANG Zhi-qiang1,LIN Bo2,XIA Si-qing1,,WANG Xue-jiang1,YANG A-ming11.State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse,College of Environmental Science and Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China.2.College of Environmental Science and Engineering,Nanchang University,Nanchang 330031,China. Journal of Environmental Sciences. 2007(06)
[7]高分子量阳离子型污泥脱水剂的合成[J]. 李志坚,张秀玲. 应用化工. 2007(04)
[8]淀粉衍生物絮凝剂的研究进展[J]. 陈彦逍,刘绍英,王公应. 工业水处理. 2007(01)
[9]水处理絮凝剂的研究进展[J]. 樊忠昌,马同森. 南阳师范学院学报. 2006(12)
[10]水处理有机絮凝剂的研究进展[J]. 苗庆显,高立芹,秦梦华. 工业水处理. 2006(10)
博士论文
[1]改性累托石/壳聚糖复合絮凝剂的研制与应用研究[D]. 曾德芳.武汉理工大学 2006
[2]丙烯酰胺类聚合物合成及性能研究[D]. 丁伟.大庆石油学院 2006
硕士论文
[1]兼氧生物絮凝反应器预处理城镇污水的试验研究[D]. 张婷.武汉理工大学 2009
本文编号：3058533
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