纳米级聚合氯化铝的制备及在石化废水处理中的应用

论文摘要

本文以研制可以应用于含油石化废水处理的纳米级聚合氯化铝为目标,探讨了纳米级聚合氯化铝的制备及分离提纯技术、影响制备及分离提纯的因素、制备及分离提纯样品的形态表征及形貌描述,并对制得的纳米级聚合氯化铝处理含油石化废水的混凝效能进行了研究。通过实验对比发现,采用缓慢加碱法进行制备要优于一次加碱法。碱化度为2.5,反应温度为70℃左右,参与反应的NaOH和AlCl3溶液浓度均为2mol/L时,可获得Al13含量较高的产品。通过采用乙醇/丙酮法和SO42-/Ba2+法进行分离提纯,发现两种方法各有其优点和不足,应根据样品特性进行优化选择。其中SO42-/Ba2+法分离提纯操作的最佳工艺条件为:SO42-沉淀实验中,样品与Na2SO4形成沉淀的反应时间为48h,最佳SO42-/Al3+比为1:1,PAC浓度为0.01mol/L;在Ba2+置换实验中,选用Ba2+/SO42-比为1:1、超声反应时间为1.5h时具有较好的分离效果。经电镜观察和XRD谱图分析证实,分离提纯后样品中的优势形态为Al13。对石大科技股份公司胜华炼油厂隔油池出水的水质进行了分析,采用制得的纳米聚合氯化铝絮凝剂处理该含油石化废水。混凝试验证实Al13形态是聚合氯化铝中的最佳絮凝形态,其含量多少反映了产品的絮凝效能。混凝操作的最佳条件为:废水pH值为9左右,絮凝剂投加量为20mg/L左右,处理温度为20～30℃之间,快速搅拌的搅拌速度为225～250r/min,搅拌时间为70～90s。通过与其它几种常规无机絮凝剂进行浊度、COD、石油类去除效果进行对比,结果表明:纳米PAC絮凝剂在处理含油石化废水方面具有一定的优势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 废水处理现状概述
• 1.2 主要絮凝剂简介
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 无机絮凝剂
• 1.2.3 有机絮凝剂
• 1.2.4 微生物絮凝剂
• 1.2.5 无机-有机复合絮凝剂
• 1.3 絮凝机理概述
• 1.3.1 压缩双电层
• 1.3.2 电性中和
• 1.3.3 吸附桥联
• 1.3.4 沉淀网捕
• 1.4 铝（Ⅲ）水化学反应规律及水解聚合形态分布
• 1.4.1 铝的水解形态特征及其转化规律
• 1.4.2 聚合形态的结构特征
• 13形成机理探讨'>1.4.3 Al₁₃形成机理探讨
• 1.5 聚合氯化铝（PAC）的主要制备方法
• 1.5.1 金属铝溶解法
• 1.5.2 铝盐化合物法
• 1.5.3 氢氧化铝法
• 1.5.4 矿物原料法
• 1.5.5 电解法
• 1.6 研究目的及内容
• 1.6.1 研究目的及意义
• 1.6.2 研究技术路线
• 1.6.3 研究内容
• 1.6.4 课题的创新性
• 第二章 聚合氯化铝的制备与表征
• 2.1 实验仪器与材料
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验材料
• 2.2 制备方法
• 2.3 铝形态表征方法
• 2.3.1 Al-Ferron逐时络合比色法
• 2.3.2 电镜法
• 2.3.3 XRD法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 Al-Ferron标准曲线的绘制及拟合
• 2.4.2 pH值对表征的影响
• 2.4.3 制备方法对Al形态分布的影响
• 2.4.4 碱化度B对Al形态分布的影响
• 2.4.5 制备温度对Al形态分布的影响
• 3浓度对Al形态分布的影响'>2.4.6 AlCl₃浓度对Al形态分布的影响
• 2.4.7 NaOH浓度对Al形态分布的影响
• 2.4.8 储存时间对Al形态分布的影响
• 2.5 小结
• 第三章 聚合氯化铝的分离提纯
• 3.1 实验仪器与材料
• 3.1.1 实验仪器
• 3.1.2 实验材料
• 3.2 分离提纯方法
• 4^2-/Ba²⁺法'>3.2.1 SO₄^2-/Ba²⁺法
• 3.2.2 乙醇/丙酮法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 反应时间对Al形态的影响
• 4^2-/Al³⁺的影响'>3.3.2 SO₄^2-/Al³⁺的影响
• 3.3.3 PAC浓度的影响
• 2+/Al³⁺的影响'>3.3.4 Ba²⁺/Al³⁺的影响
• 2+/SO₄^2-的影响'>3.3.5 Ba²⁺/SO₄^2-的影响
• 3.3.6 超声时间的影响
• 3.3.7 纯化样品表征对比
• 3.3.8 样品形貌分析及对比
• 3.4 小结
• 第四章 混凝实验
• 4.1 实验仪器与材料
• 4.1.1 实验仪器
• 4.1.2 实验材料
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 炼油废水的水质分析
• 4.2.2 炼油废水自然沉降实验
• 4.2.3 混凝实验
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 原水水质分析结果及讨论
• 4.3.2 絮凝效果影响因素讨论
• 4.3.3 残留铝含量
• 4.4 小结
• 结论与建议
• 1 实验结论
• 2 不足与建议
• 参考文献
• 附录
• 附录一 微波密封消解COD速测法
• 附录二 石油类标准曲线的测定
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢