工业级聚硅酸铁（PSF）制备及其絮体影响因素研究

发布时间：2017-08-24 01:29

  本文关键词：工业级聚硅酸铁（PSF）制备及其絮体影响因素研究

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【摘要】：混凝方法由于其操作简单、成本低廉、处理高效好等特点,成为废水深度处理的首选工艺。混凝剂是混凝处理的核心,因此开发一种高效、低廉的混凝剂是处理废水的关键。聚硅酸铁混凝剂是一种新型高分子无机混凝剂,混凝性能优于传统混凝剂。为了在工业上推广应用聚硅酸铁混凝剂,以工业级药品为原料制备,成本低廉,推广应用较容易。工业级聚硅酸铁混凝剂由于生产原料的纯度低于分析纯,在性能上会有所差异。腈纶废水中含有诸多难降解物质,仅仅依靠生化处理难以达标。随着水处理排放标准日益严格,需要先进的水处理方法处理该类废水。本研究以腈纶废水为研究对象,研究混凝剂在制备过程中的影响因素,找到最佳的制备条件;在处理腈纶废水时考虑反应条件的影响,优化反应条件,使其效果达到最优;研究工业级聚硅酸铁混凝剂的混凝机理,完善性能,为应用低成本、高效能的混凝剂提供理论依据,主要研究内容及结果如下:用硫酸亚铁、硅酸钠、氯酸钠、硫酸等工业级原料制备了工业级聚硅酸铁混凝剂,试验采用响应曲面法优化工业级聚硅酸铁混凝剂的制备条件,得到最佳制备条件:初始pH值为1.72,铁硅摩尔比为1.31,活化时间为1.05h。采用扫描电镜、透射电镜分析得出,工业级聚硅酸铁混凝剂具有较小的结构且形成均匀的空隙,有利于混凝剂网捕卷扫去除水中的污染物。采用响应曲面法优化工业级聚硅酸铁混凝剂处理腈纶废水过程中的反应条件,得到最佳反应条件:pH值为7.44,投加量为1.74 g/L,沉降时间为17.26 min。在最佳反应条件下CODcr去除率为54.12%,浊度去除率92.39%,TN去除率为17%。使用紫外分光光度计和三维荧光扫描处理前后水样中污染物变化,得到水中部分腐殖质类物质、类蛋白类物质以及UV腐殖质类物质被去除。研究工业级聚硅酸铁混凝剂处理腈纶废水过程中形成絮体的变化,包括絮体的生长、絮体的破碎及絮体的恢复三个阶段。混凝剂投加量和pH值影响絮体的生长过程以及絮体的强度因子,在最佳投加量的情况下混凝剂同时具备电中和作用和网捕卷扫作用;絮体在中性条件下生成絮体大而密实,沉降效果好;絮体在高投加量下和酸性条件下生成絮体强度因子大。絮体的恢复能力与剪切时间有关,剪切时间越长恢复能力约差,因此在处理水的过程中要选择合适的搅拌时间。
【关键词】：工业级 聚硅酸铁 腈纶废水 制备 絮体
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-28
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 混凝剂的种类及研究进展13-19
• 1.2.1 混凝剂的种类13-14
• 1.2.2 混凝剂的研究进展14-19
• 1.3 聚硅酸铁混凝剂的研究进展19-22
• 1.3.1 聚硅酸盐混凝剂研究背景19
• 1.3.2 聚硅酸盐混凝剂研究进展19-22
• 1.4 絮凝机理的研究进展22-24
• 1.5 我国腈纶废水现状24-26
• 1.5.1 腈纶废水的特点24
• 1.5.2 腈纶废水的处理方法24-26
• 1.6 课题研究目的意义及内容26-28
• 1.6.1 课题研究目的及意义26
• 1.6.2 课题研究内容26-28
• 第2章 试验材料与试验方法28-42
• 2.1 试验材料28
• 2.1.1 PSF制备材料28
• 2.1.2 PSF反应材料28
• 2.2 试验用水28
• 2.3 仪器设备28-34
• 2.3.1 分析仪器28-29
• 2.3.2 烧杯反应设备29
• 2.3.3 连续反应设备29-34
• 2.4 试验方法34-35
• 2.4.1 混凝剂合成34
• 2.4.2 混凝烧杯试验34
• 2.4.3 絮体测定34-35
• 2.5 分析指标与方法35-42
• 2.5.1 常规指标监测项目及方法35-36
• 2.5.2 非常规指标分析监测方法36-42
• 第3章 PSF的制备与表征42-54
• 3.1 工业级聚硅酸铁的制备42-43
• 3.1.1 制备方法42
• 3.1.2 制备设备示意图42-43
• 3.2 制备条件优化43-48
• 3.2.1 响应曲面试验设计43
• 3.2.2 试验设计结果与分析43-47
• 3.2.3 模型验证47-48
• 3.3 化学成分表征48-49
• 3.3.1 Fe-Ferron48
• 3.3.2 Si-Mo48-49
• 3.4 形貌表征49-52
• 3.4.1 扫描电镜分析49-51
• 3.4.2 透射电镜分析51-52
• 3.5 本章小结52-54
• 第4章 反应条件对混凝效果的影响54-70
• 4.1 单因素试验54-56
• 4.1.1 原水pH值对COD_(cr)去除率的影响54-55
• 4.1.2 混凝剂投加量对COD_(cr)去除率的影响55
• 4.1.3 沉降时间对CODcr去除率的影响55-56
• 4.2 响应曲面法优化反应条件56-65
• 4.2.1 响应曲面试验设计56-57
• 4.2.2 试验设计结果与分析57-65
• 4.3 处理效果65-67
• 4.3.1 处理前后紫外可见吸收光谱图变化65
• 4.3.2 处理前后三维荧光光谱图变化65-67
• 4.4 工业级聚硅酸铁混凝剂成本分析67-68
• 4.5 本章小结68-70
• 第5章 混凝反应中絮体的研究70-80
• 5.1 絮体的生长过程70-74
• 5.1.1 投药量的影响71-72
• 5.1.2pH的影响72-74
• 5.2 生成絮体的强度74-77
• 5.2.1 投药量的影响74-76
• 5.2.2 pH的影响76-77
• 5.3 絮体的再生能力77-79
• 5.4 本章小结79-80
• 结论与建议80-82
• 参考文献82-88
• 致谢88-89
• 作者简介89
• 攻读硕士学位期间发表的论文89
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目89-90

【参考文献】

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本文编号：728442