论文摘要
絮凝是水处理工艺中最重要的环节之一,而絮凝剂的性能直接影响絮凝沉淀的效果,因此,研发高效、廉价、低毒性的新型絮凝剂具有重要意义。铁基生物絮凝剂因其净水效果优于传统药剂,日益受到企业界和学术界的重视。本文针对现有制备絮凝剂方法的弊端,以七水硫酸亚铁为原料,利用氧化亚铁硫杆菌对Fe2+的催化氧化作用制得铁基生物絮凝剂（BPFS）,该方法成本低、能耗小、产品稳定性高、处理效果好,具有广阔的应用前景。本研究首先开展了极端酸性条件下氧化亚铁硫杆菌自然选育实验,考察了pH、温度、接种量等对原始菌种的影响,结果表明在pH2.0、温度30℃、接种量10%的条件下菌种有较高的氧化活性。然后从最适宜菌种生长的条件（pH2.0,培养基中Fe2+含量为9g/L,（NH4）2SO4为3g/L）出发,经过定向培育（驯化）获得在低pH（1.5）,高Fe2+含量（45g/L）以及低（NH4）2SO4含量（0.5g/L）条件下的高效菌种,制得BPFS产品,其pH为1.5-2.2,每升全铁含量为43.87-45.24g,盐基度为17.5%-22.7%。对絮凝剂BPFS的絮凝性能研究表明：该产品有较宽的pH值适用范围5-9,当水样pH为8,投药量为1.25mL/100mL,搅拌强度为50-100r/min,沉降时间为20min时,其除浊率优于聚合硫酸铁（PFS）,且形成矾花大、沉降快。探讨了絮凝剂BPFS的实际废水处理能力。表明BPFS可以有效的去除景观湖水中70%以上的COD,对染料废水脱色率达90%,对含锌废水中Zn2+的去除率达99%,且净水效果均优于PFS和聚合氯化铝（PAC）,具有良好的应用前景。利用X射线衍射（XRD）、红外图谱、扫描电镜和GC-MS对BPFS的基本性质、结构进行分析,证明BPFS是多羟基高分子聚合物,BPFS的挥发性代谢产物含有较多的酯类、酰胺类以及烷烃类化合物及少量的生物碱类、苯类等。絮凝机理研究表明,其优良的絮凝效果是电性中和、吸附架桥和网捕卷扫等协同作用的结果。
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摘要ABSTRACT第一章 文献综述1.1 引言1.2 絮凝剂概述1.2.1 絮凝剂定义1.2.2 絮凝剂分类1.2.3 絮凝剂在水处理中的应用现状1.3 铁基絮凝剂概述1.3.1 PFS基础理论研究进展1.3.2 PFS的制备方法研究1.3.3 新型改性PFS的研究1.4 生物絮凝剂概述1.4.1 生物絮凝剂的种类及絮凝剂产生菌的种类1.4.2 生物絮凝剂的研究进展1.4.3 生物絮凝剂在废水处理中的应用1.5 氧化亚铁硫杆菌的研究进展1.5.1 生长特性研究1.5.2 主要代谢机理研究1.5.3 应用研究1.6 本课题的研究意义、思路及内容1.6.1 研究意义1.6.2 研究思路1.6.3 研究内容第二章 实验研究方法2.1 实验材料及仪器2.1.1 菌种2.1.2 培养基2.1.3 实验试剂2.1.4 实验仪器2.2 实验方法2.2.1 制备实验2.2.2 絮凝实验2.2.3 实验主要指标分析方法第三章 铁基生物絮凝剂的制备3.1 引言2+的影响因素'>3.2 氧化亚铁硫杆菌催化氧化Fe2+的影响因素3.2.1 初始pH的影响3.2.2 温度的影响3.2.3 接种量的影响3.2.4 培养基成分的影响3.2.5 初始亚铁含量的影响3.3 高效氧化亚铁硫杆菌菌种的培养3.3.1 优化培养基pH值2+浓度'>3.3.2 优化Fe2+浓度3.3.3 优化培养基成分3.4 铁基生物絮凝剂的制备原理及工艺3.4.1 制备原理3.4.2 制备工艺3.5 铁基生物絮凝剂基本性质3.6 本章小结第四章 铁基生物絮凝剂的絮凝性能及应用研究4.1 引言4.2 铁基生物絮凝剂的絮凝性能研究4.2.1 投加量对絮凝效果的影响4.2.2 体系pH对絮凝效果的影响4.2.3 搅拌强度对絮凝效果的影响4.2.4 沉降时间对絮凝效果的影响4.2.5 PFS与BPFS的絮凝性能对比4.3 铁基生物絮凝剂的实际应用研究4.3.1 景观湖水的处理4.3.2 印染废水的脱色处理4.3.3 含锌废水的处理4.4 本章小结第五章 铁基生物絮凝剂的结构表征及絮凝机理探讨5.1 引言5.2 铁基生物絮凝剂的结构表征5.2.1 X射线衍射分析5.2.2 红外吸收光谱分析5.2.3 扫描电镜分析5.2.4 挥发性代谢物GC-MS分析5.3 絮凝机理探讨5.3.1 压缩双电层作用5.3.2 吸附电中和作用5.3.3 吸附架桥作用5.3.4 沉淀网捕作用5.3.5 协同作用5.4 本章小结第六章 结论与建议6.1 结论6.2 建议参考文献致谢攻读学位期间主要成果
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