矿物材料絮凝剂的制备与特性研究

发布时间：2017-10-16 07:35

  本文关键词：矿物材料絮凝剂的制备与特性研究

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【摘要】：经济高效、工艺简单、操作方便的絮凝法是水处理中广泛应用的方法,絮凝剂是该法的核心。因此,研制和开发经济、高效、安全的絮凝剂是国内外重要研究方向之一,具有极大研究意义。本研究以黏土矿物为原料,以酸为改性剂制备了矿物材料絮凝剂,通过系统考察原料的种类、粒径、煅烧温度和改性剂对絮凝剂效果的影响,筛选出了适宜的絮凝剂制备条件并对最优的絮凝剂进行了SEM、XRD、FTIR表征和比表面积分析。采用单因素实验详细考察了絮凝剂投加量、搅拌速率和时间等对絮凝剂絮凝效果的影响。通过与商品PAC作对比,评价了自制絮凝剂的絮凝性能,测定浊度、Zeta电位等指标。此外还对自制絮凝剂的絮凝机理进行了初步探讨。研究结果表明：(1)麦饭石、红火山灰与蛭石为原料制得絮凝剂的絮凝效果明显优于珍珠岩和白火山灰制得絮凝剂。蛭石经质量浓度为25%的硫酸改性后,制备絮凝剂,此时浊度去除率为95.53%。(2)与蛭石原料结构相似,蛭石絮凝剂也呈层片状,但絮凝剂表面吸附了大量团聚结构的微粒,并具有多孔结构,比表面积较原料减小。经酸改性使蛭石孔洞间充满酸溶性物质,可以发挥絮凝剂用,超声清洗后的絮凝剂比表面积增大。酸改性使蛭石内部元素的物相发生明显变化,但层间结构基本不变。(3)絮凝剂投加量、搅拌速率和时间等因素对絮凝剂的絮凝效果均有影响。蛭石絮凝剂絮凝效果最佳条件为：水温30℃,水样pH=8,絮凝剂投加量为300 m/L,120 r/min陕速搅拌2min,40 r/min慢速搅拌15 min,静置20 min。此时模拟水样浊度可从189.3NTU下降到0.6 NTU,浊度去除率达99.7%。(4)与PAC相比,蛭石絮凝剂对水样电导率变化不明显,不会增加水样复杂程度；投入水体能迅速产生矾花,沉降速度快,絮体密实,且沉降后絮体能够考虑二次利用。蛭石絮凝剂对水体pH影响不大；在水中残余铝元素含量在饮用水标准(0.2mg/L)范围内,铁元素含量随投加量增加而变大；在一定投加范围内对水的CODc,和BOD5有去除效果；降低水中胶粒的Zeta电位。但蛭石絮凝剂对水样去浊率比PAC较低。(5)与PAC絮凝过程中同时存在吸附电中和及网捕两种机理不同,自制蛭石絮凝剂主要絮凝机理为吸附电中和机理。
【关键词】：矿物材料 蛭石 絮凝剂 PAC
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 前言9-22
• 1.1 我国水资源与水污染现状9-11
• 1.1.1 我国水资源现状9-10
• 1.1.2 我国水污染现状10-11
• 1.2 絮凝剂介绍11-12
• 1.3 天然黏土矿物材料12-16
• 1.3.1 珍珠岩12-13
• 1.3.2 麦饭石13
• 1.3.3 火山灰13-14
• 1.3.4 蛭石14-16
• 1.4 矿物材料作絮凝剂研究进展16-17
• 1.5 絮凝机理17-20
• 1.5.1 絮凝四种机理17-19
• 1.5.2 铝盐絮凝剂的作用机理19-20
• 1.6 本课题研究意义及主要研究内容20-22
• 1.6.1 研究意义20-21
• 1.6.2 主要研究内容21-22
• 2 矿物材料絮凝剂的制备22-30
• 2.1 实验部分22-24
• 2.1.1 实验原料与水样22
• 2.1.2 实验仪器22-23
• 2.1.3 实验试剂23
• 2.1.4 实验方法23
• 2.1.5 絮凝剂的制备23-24
• 2.1.6 絮凝实验24
• 2.2 结果与讨论24-29
• 2.2.1 原料对絮凝效果的影响24-25
• 2.2.2 改性剂对絮凝效果的影响25-26
• 2.2.3 蛭石粒径对絮凝效果的影响26-27
• 2.2.4 硫酸浓度对絮凝效果的影响27-28
• 2.2.5 蛭石煅烧温度对絮凝效果的影响28-29
• 2.3 本章小结29-30
• 3 絮凝剂的絮凝效果特性研究30-61
• 3.1 实验部分30-34
• 3.1.1 实验仪器30
• 3.1.2 实验试剂30-31
• 3.1.3 絮凝剂表征方法31-32
• 3.1.4 絮凝剂性能分析方法32-34
• 3.1.5 絮凝试验34
• 3.2 结果与讨论34-59
• 3.2.1 絮凝剂的结构特性34-39
• 3.2.2 单因素实验39-46
• 3.2.3 景观河水中自制絮凝剂性能评价46-52
• 3.2.4 养鱼废水中自制絮凝剂性能评价52-57
• 3.2.5 絮凝机理探讨57-59
• 3.3 成本估算59-60
• 3.4 本章小结60-61
• 4 结论61-62
• 5 展望62-63
• 6 参考文献63-68
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况68-69
• 8 致谢69

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