聚硅酸铝镁复合絮凝剂的研制与应用研究

论文摘要

本文以硫酸铝、硫酸镁、水玻璃和氢氧化钠为原料,采用复合共聚法,制备出聚硅酸铝镁（Poly silicate-sulfate alunminum magnesium,简称PSAM）絮凝剂,研究了M/Si摩尔比、Al/Mg摩尔比、硅含量、碱化度（B）、熟化时间、絮凝条件等因素对PSAM絮凝性能的影响。采用Al-Ferron逐时络合比色法研究了PSAM中铝的形态分布规律;采用X-射线衍射法研究了PSAM中聚硅酸与铝盐、镁盐及其水解产物之间的相互作用。以直接湖蓝5B模拟染料废水水样、南昌某针织染整有限公司印染废水、华东交通大学生活污水为处理对象,通过混凝搅拌试验,分析了PSAM絮凝剂的絮凝性能,并与聚合氯化铝（PAC）、硫酸铝（AS）、硫酸镁等常规絮凝剂进行比较,考察了PSAM絮凝剂在处理印染废水和生活污水时对浊度、色度和CODcr等方面的优势。探讨了PSAM絮凝剂的絮凝机理,并对PSAM絮凝剂的经济及社会效益进行了分析。研究结果表明:M/Si摩尔比、Al/Mg摩尔比、硅含量、碱化度（B）、熟化时间、絮凝条件对PSAM絮凝剂的絮凝性能有一定的影响。当M/Si=1/1、Al/Mg=3/1、nSiO2=0.36mol/L、B=0.5、熟化时间为2d时,PSAM絮凝剂对直接湖蓝5B模拟染料废水的处理效果最佳,脱色率达93.12%。聚硅酸与铝盐、镁盐及其水解产物之间存在一定程度的络合关系,这种络合作用对PSAM絮凝剂的结构形貌、铝盐及镁盐的水解—聚合过程以及Al（Ⅲ）的水解产物形态分布都有一定程度的影响。混凝实验表明:PSAM絮凝剂对水中尤其是印染废水中的浊度、色度及有机物具有较好的去除能力,除浊率可达88.99%,脱色率达84.64%,CODcr去除率达68.77%,且适应pH范围宽（711）,处理效果较几种常规絮凝剂更优异。根据经典的混凝理论对PSAM絮凝剂的絮凝机理分析,认为PSAM主要是通过电中和与吸附架桥两者的共同作用对胶体起絮凝作用。PSAM絮凝剂是一种安全、有效的无机高分子絮凝剂,其社会、经济效益巨大,具有良好的开发与应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 絮凝剂的定义和分类
• 1.1.1 絮凝剂的定义
• 1.1.2 絮凝剂的分类
• 1.2 无机高分子絮凝剂研究与应用现状
• 1.2.1 铝盐絮凝剂
• 1.2.2 铁盐絮凝剂
• 1.2.3 镁盐絮凝剂
• 1.2.4 聚硅酸助凝剂
• 1.2.5 聚硅酸盐絮凝剂
• 1.3 无机高分子絮凝剂的发展趋势
• 1.4 絮凝剂作用机理
• 1.4.1 压缩双电层作用
• 1.4.2 电中和作用
• 1.4.3 吸附架桥作用
• 1.4.4 卷扫或网捕作用
• 1.5 影响絮凝效果主要因素
• 1.5.1 水温对絮凝效果的影响
• 1.5.2 水的pH对絮凝效果的影响
• 1.5.3 絮凝剂种类及投量对絮凝效果的影响
• 1.5.4 水力条件对絮凝效果的影响
• 1.6 本课题研究的主要内容和重点
• 1.6.1 本课题研究的主要内容
• 1.6.2 本课题研究的重点
• 1.7 本章小结
• 第二章 试验材料及方法
• 2.1 实验药品和仪器
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器与设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 脱色率的测定
• 2.2.2 CODcr的测定
• 2.2.3 浊度的测定
• 2.2.4 Al-Ferron逐时络合比色
• 2.2.5 X—射线衍射分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 聚硅酸铝镁絮凝剂的制备、絮凝性能及结构表征
• 3.1 聚硅酸的制备
• 3.1.1 聚硅酸的聚合原理
• 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 聚硅酸铝镁的制备与絮凝性能
• 3.2.1 聚硅酸铝镁的制备原理
• 3.2.2 聚硅酸铝镁的制备方法
• 3.2.3 聚硅酸铝镁制备工艺中各因素对絮凝剂性能的影响
• 3.2.4 絮凝条件对絮凝性能的影响
• 3.3 聚硅酸铝镁的结构表征
• 3.3.1 聚硅酸铝镁中铝的形态分布研究
• 3.3.2 聚硅酸铝镁中铝的X射线衍射分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 聚硅酸铝镁絮凝剂的絮凝效果与作用机理
• 4.1 实验内容
• 4.2 聚硅酸铝镁对实际印染废水的絮凝效果
• 4.2.1 废水pH对絮凝效果的影响
• 4.2.2 投加量对絮凝效果的影响
• 4.3 聚硅酸铝镁对生活污水的絮凝效果
• 4.3.1 生活污水pH对絮凝效果的影响
• 4.3.2 投加量对絮凝效果的影响
• 4.4 聚硅酸铝镁絮凝的作用机理探讨
• 4.4.1 压缩双电层和吸附电中和作用机理
• 4.4.2 吸附架桥作用机理
• 4.4.3 网捕卷扫作用机理
• 4.5 本章小结
• 第五章 聚硅酸铝镁絮凝剂的社会与经济效益分析
• 5.1 聚硅酸铝镁的生产成本
• 5.1.1 原料成本费
• 5.1.2 其他费用
• 5.2 聚硅酸铝镁的经济效益
• 5.3 聚硅酸铝镁的社会效益
• 5.4 小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文
• 致谢