含硼聚硅酸铝铁锌的制备及其性能研究

论文摘要

絮凝沉淀是水处理工艺中应用最普遍的关键环节之一,它决定着后续流程的进行工况、最终出水水质和成本费用,因而成为环境工程中最重要的研究和应用领域。研制和开发新型、高效、无毒、廉价的无机高分子絮凝剂成为水处理领的一项迫切任务,是当前国内外水处理界关注的重要课题之一。本文在聚硅酸中同时引入铁、锌、铝三种金属离子,控制好工艺条件,并加入硼作为稳定剂,研制新型水处理药剂—含硼聚硅酸铝铁锌（PSFZBA）。PSFZBA的制备方法是:配制一定浓度的硅酸钠溶液,在酸性条件下聚合一段时间后加入硫酸铁、硫酸锌和硫酸铝,静置熟化24小时,使反应达到有效的聚合度。在PSFZBA的制备过程中,考察溶液的pH值、硅酸钠浓度、Fe（3+）、Zn（2+）、A1（3+）浓度、投药量对PSFZBA絮凝性能的影响,得到PSFZBA的最佳配方和制备工艺条件:硅酸聚合时间为45min,硅酸钠浓度为0.5mol/L,硅酸钠溶液pH值为3.5,Fe/Si摩尔比=1:2,Fe/Zn摩尔比=1:8,Fe/A1摩尔比=l:4,Fe/B摩尔比=5:4,制备方式为一起加,熟化时间为24小时。通过比较PSFZBA与聚硅酸硫酸铁（PFSS）、聚硅酸硫酸锌（PZSS）等药剂的絮凝效果、脱色效果和PSFZBA处理模拟废水实验,说明PSFZBA的除浊、脱色性能都优于PFSS和PZSS,是一种高效的新型絮凝剂。本文还对PSFZBA的作用机理进行了探讨,结果表明PSFZBA不仅具有吸附架桥和静电中和作用,还能同时发挥铁、锌、铝絮凝剂的优点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 絮凝和絮凝剂的概念
• 1.3 絮凝剂的分类
• 1.4 絮凝剂发展简史和国内外发展现状
• 1.4.1 无机絮凝剂
• 1.4.2 改性无机絮凝剂
• 1.4.3 有机絮凝剂
• 1.4.4 微生物絮凝剂
• 1.5 无机高分子絮凝剂的研究进展
• 1.5.1 聚硅酸研究动态
• 1.5.2 聚硅酸铁盐的研究进展
• 1.5.3 聚硅酸锌盐的研究进展
• 1.5.4 聚硅酸铝盐的研究进展
• 1.6 本课题研究要解决的主要问题及主要研究内容
• 1.6.1 本课题研究要解决的主要问题
• 1.6.2 本课题研究的主要内容
• 第二章 实验材料及方法
• 2.1 实验试剂与仪器
• 2.2 实验原理及实验方法
• 2.2.1 实验原理
• 2.2.2 含硼聚硅酸铝铁锌（PSFZBA）絮凝剂的制备的方法及流程
• 2.2.3 主要试剂的配制
• 2.2.4 测定方法
• 2.2.5 实验分析方法
• 第三章 含硼聚硅酸铝铁锌的制备
• 3.1 聚硅酸的制备
• 3.1.1 硅酸的聚合原理
• 3.1.2 硅酸在溶液中的存在形态
• 3.1.3 聚硅酸的制备方法及参数控制
• 3.2 含硼聚硅酸铝铁锌制备工艺研究
• 3.2.1 稳定剂四硼酸钠对絮凝剂制备的影响
• 3.2.2 硅酸钠溶液浓度对絮凝剂制备的影响
• 3.2.3 硅酸聚合时间对絮凝剂制备的影响
• 3.2.4 Fe/Si摩尔比对絮凝效果的影响
• 3.2.5 Zn/Si摩尔比对絮凝效果的影响
• 3.2.6 Al/Si摩尔比对絮凝效果的影响
• 3.2.7 絮凝剂熟化时间对絮凝效果的影响
• 3.3 PSFZBA絮体结构表征
• 3.4 本章小结
• 第四章 含硼聚硅酸铝铁锌絮凝剂絮凝性能研究
• 4.1 pH对絮凝性能的影响
• 4.2 絮凝剂投加量对絮凝性能的影响
• 4.3 温度对絮凝性能的影响
• 4.4 放置时间对絮凝性能的影响
• 4.5 PSFZBA与PFSS、PZSS的对比试验研究
• 4.5.1 除浊效果对比试验
• 4.5.2 脱色效果对比试验
• 4.6 本章小结
• 第五章 含硼聚硅酸铝铁锌絮凝剂作用机理探讨
• 5.1 混凝技术概述
• 5.2 混凝机理
• 5.2.1 胶体结构特性
• 5.2.2 胶体的脱稳和凝聚分析
• 5.3 混凝动力学
• 5.3.1 异向凝聚速度
• 5.3.2 同向凝聚速度
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录:攻读硕士学位期间主要参与的研究项目和发表的论文