极软煤泥水性质及溶液化学环境对絮凝影响试验研究

极软煤泥水性质及溶液化学环境对絮凝影响试验研究

论文摘要

极软煤泥水的絮凝沉降是煤泥水处理研究中的一个难题。本文通过研究某选煤厂极软煤泥水体系的性质、煤泥水溶液化学环境、凝聚剂与絮凝剂对煤泥水絮凝沉降的影响规律,较为全面的分析了造成极软煤泥水难沉的原因。利用XRD、IR、XPS、微电泳仪、分光光度计、离子色谱仪、激光粒度分析仪、接触角测量仪、浊度仪、酸度计等多种表征手段,对某矿选煤厂煤泥水的浓度、煤泥密度、粒度组成、ζ电位、pH值、硬度、煤泥表面元素组成、煤表面官能团以及煤泥的润湿性等进行了研究。结果表明,造成浓缩池溢流浓度高的内在原因有煤泥水浓度高、高灰细粒含量高、体系pH值大、水质软、煤泥ζ电位高,颗粒间排斥力大,所以药剂未能充分发挥作用,使得煤泥难沉降,循环水浊度高,絮凝效果差。从溶液化学的角度,研究了水质硬度、pH值、ζ电位、凝聚剂等对颗粒凝聚的影响及煤泥絮凝沉降的规律。实验表明,pH值越高,ζ电位越高,颗粒间排斥力就越大,使得颗粒之间不易发生凝聚而导致上清液浊度高,絮凝沉降效果差。对于本实验所用煤泥水, pH值在3.0-7.0的范围内均较易沉降,pH为4.3时达到等电点,而现场煤泥水的pH值为8.0,表面ζ电位较高,不利于凝聚;在极软煤泥水中加入一定量的Ca2+、Mg2+,可以降低ζ电位,改善絮凝沉降效果。因而当煤泥水保持水质硬度在一定的范围内,颗粒表面ζ电位较低,可节约药剂用量,达到满意的絮凝效果;通过凝聚剂用量对絮凝效果的影响表明,凝聚剂不可盲目加大用量,否则,不仅浪费药剂,还会降低沉降速度、影响循环水质量,降低生产效率。通过试验研究了凝聚剂、絮凝剂在煤泥水中的最佳混合搅拌条件。凝聚剂的搅拌强度较絮凝剂要高,絮凝剂不可有过高的搅拌速度和长的搅拌时间,避免破坏其长分子链性能及已形成的絮团。凝聚剂属无机络合物,过低搅拌不能发挥凝聚作用;通过单独使用絮凝剂与凝聚剂、絮凝剂联合使用对比,发现联合使用不仅絮凝效果好,而且药剂费用也不高;研究了不同煤泥水浓度下,不同药剂组合的絮凝效果对比,以及煤泥水浓度与沉降速度、药剂用量的关系,得出随着煤泥水浓度增大,耗药量增大,沉降速度降低。另外,还研究了新型纳尔科有机凝聚剂对煤泥表面ζ电位、絮凝沉降的影响以及吸附于煤泥表面的表面分析,对比分析表明,纳尔科凝聚剂能有效降低煤泥表面ζ电位,絮凝效果不仅比常规凝聚剂好,且更具经济性。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 煤泥水处理的地位及特点
  • 1.1.1 煤泥水处理的地位
  • 1.1.2 煤泥水的特点
  • 1.2 胶体表面电化学
  • 1.2.1 胶体表面电荷的来源
  • 1.2.2 胶体的聚集稳定性
  • 1.2.3 DLVO 理论
  • 1.2.4 ζ电位
  • 1.2.5 矿物表面荷电机理
  • 1.3 煤泥水溶液化学环境
  • 1.3.1 煤泥水质及pH 值
  • 1.3.2 阳离子的存在形态
  • 1.3.3 凝聚剂的作用机理
  • 1.3.4 絮凝剂的作用机理
  • 1.3.5 药剂联合使用的作用机理
  • 1.4 研究进展
  • 1.5 课题研究的意义与内容
  • 第二章 实验药品及器材
  • 2.1 实验药品
  • 2.2 实验仪器
  • 第三章 极软煤泥水的组成及特点
  • 3.1 煤泥水体系性质
  • 3.1.1 煤泥水的浓度
  • 3.1.2 煤泥水的pH 值
  • 3.1.3 煤泥水的硬度
  • 3.2 ζ 电位
  • 3.3 粒度分布
  • 3.4 煤泥矿物组成
  • 3.5 煤泥的润湿性
  • 3.5.1 润湿的定义
  • 3.5.2 粉体接触角测量仪的工作原理
  • 3.5.3 煤泥的润湿性能研究
  • 3.6 煤泥表面性质
  • 3.6.1 红外分析
  • 3.6.2 表面元素分析
  • 3.7 小结
  • 第四章 搅拌条件对絮凝效果的影响
  • 4.1 搅拌条件对A1400 的絮凝效果影响
  • 4.1.1 搅拌速度对A1400 絮凝效果的影响
  • 4.1.2 搅拌时间对A1400 絮凝效果的影响
  • 4.2 搅拌条件对PAC 的絮凝效果影响
  • 4.2.1 搅拌速度对PAC 絮凝效果的影响
  • 4.2.2 搅拌时间对PAC 絮凝效果的影响
  • 4.3 小结
  • 第五章 煤泥水溶液化学环境对 ζ 电位及絮凝效果的影响
  • 5.1 煤泥水 pH 值的影响
  • 5.1.1 煤泥水pH 值对ζ电位的影响
  • 5.1.2 煤泥水pH 值对絮凝效果的影响
  • 2+、MG2+的影响'>5.2 煤泥水体系中CA2+、MG2+的影响
  • 2+、Mg2+对煤泥颗粒ζ电位的影响'>5.2.1 煤泥水体系中Ca2+、Mg2+对煤泥颗粒ζ电位的影响
  • 2+、Mg2+对絮凝效果的影响'>5.2.2 煤泥水体系中Ca2+、Mg2+对絮凝效果的影响
  • 5.3 不同水质煤泥水絮凝试验
  • 5.3.1 不同水质煤泥水主要离子组成
  • 5.3.2 不同水质煤泥水ζ电位随加入电解质的影响
  • 5.3.3 不同水质煤泥絮凝试验
  • 5.3.4 不同水质煤泥水加入电解质絮凝试验
  • 5.4 凝聚剂对絮凝效果的影响
  • 5.5 纳尔科凝聚剂
  • 5.6 小结
  • 第六章 极软煤泥水絮凝试验研究
  • 6.1 单独使用絮凝剂A1400 时煤泥水絮凝试验研究
  • 6.2 联合使用药剂时煤泥水絮凝试验研究
  • 6.2.1 A1400 与PAC 联合使用絮凝实验
  • 6.2.2 A1400 与PFS 联合使用絮凝实验
  • 6.2.3 现场絮凝剂与PAC 联合使用絮凝实验
  • 6.2.4 现场絮凝剂与PFS 联合使用絮凝实验
  • 6.2.5 不同药剂联合使用时絮凝实验效果对比
  • 6.3 煤泥水现场絮凝实验研究
  • 6.3.1 现场浓缩池溢流水浊度与pH 值变化
  • 6.3.2 现场煤泥水絮凝试验
  • 第七章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 相关论文文献

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