含硅基絮凝剂的合成及应用研究

论文摘要

本文通过分析絮凝剂的发展历史和目前国内外研究现状,在制备聚硅酸的基础上,向聚硅酸溶液中引入金属锌离子、硼离子,从而制备了絮凝性能良好、无二次污染的含硼聚硅酸硫酸锌（PSZB）无机高分子絮凝剂。论文首先以单因素影响实验研究了聚硅酸的合成条件。结果表明：pH为4.5左右,硅酸钠浓度为0.3～0.6mol/L,温度为20-30℃合成的聚硅酸具有良好的稳定性。通过4因素4水平正交试验对絮凝剂的合成工艺进行优化,确定最佳的制备工艺：（1）硅酸钠摩尔浓度为0.3 mol/L;（2）活化时间90 min; （3）Zn/SiO2摩尔比为2.0；（4）B/SiO2摩尔比为0.3。对PSZB絮凝剂的絮凝性能进一步研究,结果表明,该絮凝剂的放置稳定性很好,产品存放60 d依然有很好的性能；具有投加量少,适用pH范围广,对废水的温度有很好适用性的特点。对废水处理结果表明,絮凝过程中产生的絮体密实,沉降快。红外光谱分析表明：PSZB并不是这几种物质的简单混合,在聚合过程中结构发生了变化。体系中硅酸、聚硅酸、锌羟基以及硼酸等成分存在着相互作用；扫描电镜分析表明：PSZB絮凝剂的形貌为水草细条状,完全不同于聚硅酸的球形或是椭圆形,聚集体的长度很长,形成了链网状、网格状结构,比表面积大等特点；粒度测试表明具有较大分子粒径的絮凝剂絮凝性能较好,它能够充分的发挥吸附架桥作用；絮凝剂具有正电位对水中的的胶体有吸附电中和作用,从而絮凝性能良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 废水处理概况
• 1.2 絮凝剂简介
• 1.2.1 絮凝剂的定义
• 1.2.2 絮凝剂的分类
• 1.3 絮凝剂的研究概况
• 1.4 无机高分子絮凝剂的研究进展
• 1.4.1 铝系无机高分子絮凝剂
• 1.4.2 铁系无机高分子絮凝剂
• 1.4.3 聚硅酸与聚硅酸金属盐类絮凝剂
• 1.4.4 影响絮凝性能的因素
• 1.5 本论文的选题意义及研究主要内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验试剂及仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 含硼聚硅酸锌（PSZB）絮凝剂的制备方法
• 2.2.2 胶凝时间的测定方法
• 2.2.3 絮凝效果实验
• 2.2.4 模拟废水的配制
• 2.3 絮凝剂的表征
• 2.3.1 粘度的测定
• 2.3.2 红外性质分析
• 2.3.3 扫描电镜分析
• 2.3.4 粒径和Zeta电势的分析
• 2.3.5 COD测定方法
• 2.3.6 透光率的测定
• 2.4 絮凝剂合成工艺正交试验设计方法
• 第三章 含硼聚硅酸锌的制备及絮凝性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 含硼聚硅酸锌合成条件研究
• 3.2.1 聚硅酸的合成条件研究
• 3.2.2 含硼聚硅酸锌合成工艺条件的研究
• 3.3 废水处理工艺条件对絮凝性能的影响
• 3.3.1 絮凝剂投加量对絮凝性能的影响
• 3.3.2 废水pH对絮凝性能的影响
• 3.3.3 稳定时间对絮凝性能的影响
• 3.3.4 温度对絮凝性能的影响
• 3.3.5 搅拌速度和时间对PSZB絮凝作用的影响
• 3.4 对实际废水的研究
• 3.5 本章小结
• 第四章 絮凝剂的结构和絮凝机理研究
• 4.1 引言
• 4.2 絮凝机理概述
• 4.3 絮凝剂表征
• 4.3.1 红外光谱分析
• 4.3.2 扫面电镜分析
• 4.3.3 粒度及电位的分析
• 4.4 絮凝机理分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介