微生物絮凝剂对煤泥水中微细粒煤与矿物选择絮凝及其机理研究

发布时间：2017-12-23 05:13

本文关键词：微生物絮凝剂对煤泥水中微细粒煤与矿物选择絮凝及其机理研究　出处：《太原理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：目前,无机絮凝剂和高分子絮凝剂被广泛应用于选煤厂煤泥水处理系统中,这两种絮凝剂对人体和环境均有一定的危害,而微生物絮凝剂作为一种绿色环保、无二次污染的新型絮凝剂,对环境保护和人体健康具有非常重要的现实意义。本论文从土壤中筛选出一株可产煤泥水微生物絮凝剂的菌株,根据其菌落特征、个体形态特征及16S rDNA基因序列分析鉴定该菌株为圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum),细菌胞外代谢物为絮凝活性物质。细菌最佳培养条件为:以蔗糖为碳源,初始pH 6.3,培养温度30℃,摇床转速150r/min,培养时间4 d,由菌落计数法测得其细菌个数7.1×10~8个/mL。当以蔗糖为碳源,初始pH 7.1,培养时间4 d时,对煤泥水絮凝作用较强的微生物絮凝剂GSY-9产量可达172 mg/L。通过单因素水平研究了絮凝剂GSY-9用量、煤泥水浓度、矿浆pH、金属离子种类及助凝剂CaCl2添加量对煤泥水絮凝率的影响,考察了絮凝剂GSY-9以及CTAB与絮凝剂GSY-9协同作用对煤泥水、煤中有机质及煤泥伴生矿物的絮凝效果。结果表明:当煤泥水浓度为30 g/L,絮凝剂GSY-9用量为80 mg/L,矿浆pH 2.2时,煤泥水絮凝率可达90.23%;以不同金属阳离子作助凝剂的絮凝试验中,Ca~(2+)复配絮凝剂GSY-9对煤泥水的絮凝效果最佳,且当Ca~(2+)用量为0.5 g/250 mL时,絮凝率可达92.54%;絮凝剂GSY-9对煤中有机质及三种矿物的絮凝效果为煤中有机质高岭石伊利石石英;CTAB与絮凝剂GSY-9协同絮凝明显改善了对石英的絮凝效果,絮凝率由-25.45%提高到97.07%。采用仪器分析、化学分析等多种研究方法对絮凝剂GSY-9的成分及絮凝特性进行分析研究,红外光谱分析表明絮凝剂GSY-9分子链上含有羧基和羟基等极性基团;Zeta电位测定结果表明絮凝剂GSY-9与粘土类矿物及石英颗粒表面均带负电。絮凝剂GSY-9主要由多糖和蛋白类物质组成,分别占62.77%和37.23%;絮凝过程中絮凝剂GSY-9对煤泥水中各组分主要作用力不同,其中对煤中有机质是以氢键吸附为主要作用力,过程中还存在静电力和疏水作用力,且存在多层吸附;对于黏土类矿物,其絮凝过程是以疏水作用为主要作用力,但由于絮凝剂GSY-9与黏土类矿物颗粒表面均带负电,过程中还存在静电斥力;对石英的絮凝过程中,絮凝剂GSY-9与石英颗粒间主要表现为静电斥力,絮凝剂GSY-9对石英主要起到分散作用。在煤泥水的絮凝过程中,煤泥水中各组分首先以不同作用力在絮凝剂GSY-9分子上的各吸附位点进行吸附,其次,以絮凝剂分子的架桥作用为基础,较长分子链的絮凝剂分子相互交织在一起形成一张“巨网”,最终在下降过程不断网捕和卷扫煤泥水中悬浮颗粒,从而完成对煤泥水的有效絮凝。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD94

【参考文献】