纳米Al 13 的混凝行为、絮体特性及对膜污染的影响研究

发布时间：2021-08-29 18:11

　　本论文在综合国内外大量相关文献的基础上,基于新型纳米Al13混凝研究的应用前景,对Al13的混凝行为和效果进行系统、深入的研究。同时,对纳米Al13形成的絮体特性,包括絮体粒径、强度、再生能力以及分形结构等进行了系统的研究。另外基于目前混凝/超滤联合工艺的发展现状和研究背景,将Al13应用于混凝/超滤工艺中,探索了其对出水水质和膜污染的影响。主要研究内容及结论如下：1、采用预水解Al13对模拟染料废水、腐植酸（HA）模拟水样和黄河实际水样进行混凝处理,并通过脱色率、浊度、UV254以及DOC等指标的测定来对Al13的混凝效果进行评价。实验结果表明：Al13形态具有稳定性及高正电荷性,在低投加量下能够有效发挥吸附电中和作用,混凝效果较A12（SO4）3或PAC1好；在高投加量下的混凝效果同其它铝盐混凝剂相似。在水样pH变化时,Al13的混凝行为和效果较其它铝盐混凝剂（A12（SO4）3或PAC1）稳定；Al13在处理黄河水样时对亲水性小分子有机物的去除效果较PAC1好。2、采用透光率脉动检测技术和激光粒度散射技术对混凝动态过程进行监测,并通过对絮体以0、强度因数、恢复因数等指标的计算来评... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：196 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 本文的研究意义和目的
    1.2 本文所要解决的关键问题及主要研究内容
第二章 文献综述
    2.1 水处理药剂的发展
        2.1.1 铝盐混凝剂的发展
        2.1.2 Al_(13)的研究与发展概述
    2.2 铝的水溶液化学特征
        2.2.1 铝的水解特性
        2.2.2 铝的聚合特性
    2.3 铝聚合物的生成机制
        2.3.1 “六元环”结构模型
        2.3.2 Al_(13)结构模型
    2.4 PACl中Al_(13)的分离提纯方法
        2.4.1 SO_4~(2-)/Ba~(2+)置换法
        2.4.2 乙醇-丙酮混合溶剂法
    2.5 PACl中铝形态的表征方法
        2.5.1 Al-Ferron逐时络合比色法
        2.5.2 核磁共振法
    2.6 铝盐的凝聚絮凝原理
    2.7 絮体特性研究
    2.8 膜分离技术
        2.8.1 传统混凝工艺面临的问题和挑战
        2.8.2 膜分离技术的发展
        2.8.3 膜分离技术的分类及特点
        2.8.4 超滤膜工作原理及操作方式
        2.8.5 膜污染
    2.9 混凝/超滤联合工艺
第三章 实验材料与方法
    3.1 实验材料
        3.1.1 实验药品
        3.1.2 固固共混法制备PACl
        3.1.3 乙醇-丙酮沉淀法提纯Al_(13)
        3.1.4 分散黄棕和直接紫模拟染料废水的配制
        3.1.5 腐植酸(HA)模拟水样的配制
        3.1.6 黄河实际水样
    3.2 铝形态表征方法
        3.2.1 混凝剂中总铝Al_T测定方法
        3.2.2 Al-Ferron逐时络合比色法
        3.2.3 ~(27)Al NMR定量分析法
        3.2.4 铝盐混凝剂的形态分布
    3.3 烧杯实验
    3.4 混凝指标的测定
    3.5 混凝过程动态研究
        3.5.1 光散射颗粒分析技术
        3.5.2 激光粒度散射仪技术
    3.6 絮体强度及破碎后恢复能力测定
    3.7 絮体分形维数的测定
    3.8 混凝/超滤联合工艺
第四章 Al_(13)的混凝效果研究
    4.1 实验材料
    4.2 实验方法
        4.2.1 烧杯实验
        4.2.2 混凝指标的测定
    4.3 Al_(13)处理模拟染料废水效果研究
        4.3.1 投加量对脱色率的影响
        4.3.2 pH对脱色率的影响
    4.4 Al_(13)处理腐植酸(HA)模拟水样效果研究
        4.4.1 投加量对HA去除效果的影响
        4.4.2 pH对HA去除效果的影响
    4.5 Al_(13)处理黄河水实际水样效果研究
        4.5.1 中国北方春季黄河水水质指标
        4.5.2 投加量对混凝效果的影响
        4.5.3 pH对混凝效果的影响
    4.6 小结
第五章 Al_(13)形成絮体的生长、破碎及再生能力研究
    5.1 实验材料
    5.2 实验方法
        5.2.1 混凝动态过程监测
        5.2.2 絮体破碎再生实验
    5.3 Al_(13)处理模拟染料废水的混凝动态过程研究
        5.3.1 不同投加量下的混凝动态过程研究
        5.3.2 不同pH下的混凝动态过程研究
        5.3.3 Al_(13)处理模拟染料废水的絮体破碎及恢复实验
    5.4 Al_(13)处理腐植酸模拟水样的混凝动态过程研究
        5.4.1 混凝剂投加量对絮体生长过程的影响
        5.4.2 pH值对絮体生长过程的影响
        5.4.3 剪切力对絮体破碎和再生的影响
        5.4.4 pH值对絮体破碎的影响
    5.5 Al_(13)处理黄河实际水样絮体特性的研宄
        5.5.1 混凝对黄河水絮体粒径分布的影响
        5.5.2 剪切力对黄河水粒径的影响
        5.5.3 pH对黄河水粒径的影响
    5.6 小结
第六章 絮体分形特性研究
    6.1 实验材料
    6.2 实验方法
        6.2.1 混凝实验设置
        6.2.2 混凝在线监测
        6.2.3 絮体破碎再生实验
    6.3 HA絮体的分形特性研究
        6.3.1 PACl和Al_(13)形成絮体分形结构比较
        6.3.2 pH值对絮体分形维数的影响
        6.3.3 絮体生长、破碎及再生过程中分形维数的变化
    6.4 黄河水样絮体的分形特性研究
        6.4.1 混凝剂投加量对絮体分形维数的影响
        6.4.2 pH对絮体分形维数的影响
        6.4.3 絮体分形维数动态过程研究
    6.5 小结
第七章 分次投加工艺对Al_(13)混凝行为和絮体特性的影响研究
    7.1 实验材料
    7.2 实验方法
        7.2.1 烧杯实验
        7.2.2 出水指标的测定
        7.2.3 絮体特性研究
    7.3 分次投加工艺对混凝效果的研究
    7.4 分次投加工艺对絮体再生能力和分形结构的研究
        7.4.1 分次投加工艺对絮体再生能力的研究
        7.4.2 分次投加工艺对絮体分形结构的研究
    7.5 剪切力对分次投加工艺中絮体特性的影响研究
        7.5.1 剪切力对二次投加工艺中絮体破碎和再生的影响
        7.5.2 剪切力对二次投加工艺中絮体分形结构的影响
    7.6 小结
第八章 Al_(13)在混凝/超滤联合工艺中的应用
    8.1 实验材料
    8.2 实验方法
        8.2.1 混凝-超滤工艺
        8.2.2 超滤参数设置
        8.2.3 出水指标
        8.2.4 膜污染阻力分析
    8.3 混凝/超滤联用工艺效果研究
        8.3.1 混凝(沉淀)/超滤技术对HA的去除
        8.3.2 混凝/超滤技术对HA的去除
    8.4 混凝/超滤联用工艺中膜污染研究
        8.4.1 混凝(沉淀)-超滤工艺中膜污染研究
        8.4.2 混凝/超滤工艺中膜污染研究
        8.4.3 剪切力对混凝/超滤工艺中膜污染的影响
    8.5 小结
第九章 聚硅酸对Al_(13)混凝行为及混凝/超滤工艺的影响
    9.1 实验材料
        9.1.1 HA模拟水样(见3.1.5)
        9.1.2 混凝剂的制备
    9.2 实验方法
        9.2.1 絮体破碎再生实验
        9.2.2 混凝/超滤实验
        9.2.3 超滤参数设置
    9.3 絮体特性研究
        9.3.1 絮体破碎和再生能力研究
        9.3.2 絮体分形结构研究
    9.4 聚硅铝盐混凝剂在混凝/超滤工艺中的应用
        9.4.1 混凝(沉淀)工艺的出水粒径分析
        9.4.2 混凝(沉淀)预处理对膜污染的影响
        9.4.3 混凝(沉淀)/超滤中膜污染阻力分析
    9.5 小结
第十章 结论与研究展望
    10.1 结论
    10.2 研究展望
参考文献
致谢
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附件
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【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3371137