新型复合絮凝剂的开发及其在处理含Zn2+废水中的应用

论文摘要

锌是人体健康不可缺少的元素,它广泛存在于人体肌肉及骨骼中,但是含量甚微,如果超量就会对人体产生严重不良后果。含锌废水的排放对人体健康和工农业生产具有严重危害。Zn2+,作为对生态环境危害较大的一类重金属污染物,具有持久性、毒性大、污染严重等特点,其一旦进入环境后不能被生物降解,大多数将参与食物链循环,并最终在生物体内积累,破坏生物体正常生理代谢活动,危害人体健康。因此开展含锌废水有效处理的研究是非常有意义的。在前人研究的基础上,本论文选用一种富镁纤维状硅酸盐粘土作为制备新型絮凝剂的原材料,在实验室对粘土原矿进行了提纯和活化处理试验,并确定了最佳酸活化条件:活化温度60℃、固液比（g/ml）为1:20、硫酸浓度为15%、活化时间12h。将上述活化制得的粘土于500℃下焙烧2h,在固液比1:20、温度80℃条件下用过饱和氯化钾溶液活化制得钾盐活化粘土。再在一定条件下使活化粘土与聚合羟基铁离子发生聚合反应,得一种复合絮凝剂—1#絮凝剂,并对其性能进行试验研究,确定了OH/Fe摩尔数比2.0、合成时间8h、温度30℃、FeCl3浓度0.1mol/L、钾活化粘土/改性液体积的比为1:20为1#絮凝剂的最佳制备条件。此外,实验室还以Zn2+废水为研究对象,对1#絮凝剂处理废水的影响因素进行了较系统的试验研究。结果表明:在常温下,处理浓度为100mg/L、pH为6的Zn2+废水100ml,投加量为0.3g,快速搅拌（500r/min）5min,再慢速搅拌（100r/min）10min,静置时间为60min,对Zn2+的去除率达到95%以上。本论文还对处理Zn2+废水后的1#絮凝剂残渣进行再生回收的研究,即将回收残渣先与活化废酸、聚羟基铁改性废液混合,再用饱和的NaCl溶液浸泡20h烘干制成2#絮凝剂。2#絮凝剂对锌离子的吸附实验结果表明,该絮凝剂可以重复利用,但与1#絮凝剂相比,其对Zn2+的去除率明显下降,Zn2+的去除率仅为46.3%。同时,还将1#絮凝剂与PAC絮凝剂进行了对比试验,结果表明,在相同的试验条件下,要达到相同的去除Zn2+的效果时,1#絮凝剂的用量为0.5g,PAC絮凝剂的用量为5g,可见1#絮凝剂的性能要优于聚铝PAC。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 絮凝剂研究与发展
• 1.1 供水危机与水处理概况
• 1.2 重金属废水的危害及处理方法
• 1.2.1 重金属废水的来源
• 1.2.2 重金属废水的特征
• 1.2.3 含锌废水的来源及危害
• 1.2.4 国内外重金属废水处理技术现状及发展趋势
• 1.3 絮凝剂在水处理中的应用
• 1.4 絮凝剂的分类及研究应用现状
• 1.4.1 无机絮凝剂
• 1.4.2 有机高分子絮凝剂
• 1.4.3 两性高分子水处理剂
• 1.4.4 微生物絮凝剂
• 1.4.5 兼具絮凝作用的植物胶改性多功能水处理药剂
• 1.4.6 我国絮凝剂的开发现状
• 1.4.7 我国絮凝剂发展中存在的问题
• 1.5 选题的目的意义
• 第二章 试验原材料、方法及仪器设备
• 2.1 试验原材料
• 2.2 粘土的特性、结构及组成
• 2.2.1 粘土的物理特性
• 2.2.2 粘土的晶体结构
• 2.2.3 粘土的化学组成
• 2.3 实验仪器及设备
• 2.4 试验测试手段
• 2.4.1 X-荧光分析仪
• 2.4.2 扫描电镜（SEM）分析
• 2.4.3 X-射线粉晶衍射（XRD）
• 2+)的双硫腙分光光度法分析'>2.5 锌离子(Zn²⁺)的双硫腙分光光度法分析
• 2.5.1 范围
• 2.5.2 方法原理
• 2.5.3 试剂和材料
• 2.5.4 仪器
• 2.5.5 测定
• 2.5.6 分析结果的表述
• 2.6 新型絮凝剂试验研究工艺流程图
• 2.7 本章小结
• 第三章 粘土的活化试验研究
• 3.1 试验药剂
• 3.2 粘土的提纯
• 3.2.1 原材料的成分分析
• 3.2.2 方法选择的依据
• 3.2.3 分散机理
• 3.2.4 提纯方法及工艺流程图
• 3.2.5 试验结果与分析
• 3.3 提纯粘土的酸活化
• 3.3.1 试验原理
• 3.3.2 粘土活化酸的选择
• 3.3.3 试验方法及流程
• 3.4 脱镁率的计算
• 3.5 试验过程与结果分析
• 3.5.1 正交实验结果与分析
• 3.5.2 酸活化粘土的特性分析
• 3.6 钾盐活化实验
• 3.6.1 试验原理
• 3.6.2 试验方法
• 3.6.3 试验结果与分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 新型复合絮凝剂的试验研究
• 4.1 试验药剂
• 4.2 絮凝剂制备
• 4.2.1 制备原理
• 4.2.2 聚羟基铁离子的制备
• 4.2.3 复合絮凝剂制备方法
• #絮凝剂制备条件的确定'>4.2.4 1^#絮凝剂制备条件的确定
• 4.3 聚合絮凝剂的性能研究
• 3浓度对聚合絮凝剂去除Zn²⁺性能的影响'>4.3.1 FeCl₃浓度对聚合絮凝剂去除Zn²⁺性能的影响
• 2+性能的影响'>4.3.2 液固比对聚合絮凝剂去除Zn²⁺性能的影响
• 2+性能的影响'>4.3.3 合成温度对聚合絮凝剂吸附Zn²⁺性能的影响
• 2+性能的影响'>4.3.4 合成时间对聚合絮凝剂吸附Zn²⁺性能的影响
• 4.3.5 结果与分析
• 4.4 新型絮凝剂物化特性分析
• 4.4.1 X-荧光分析
• 4.4.2 扫描电镜分析
• 4.5 本章小结
• 2+废水的试验研究'>第五章 新制备絮凝剂处理含Zn²⁺废水的试验研究
• 5.1 试验方法
• 5.2 试验过程
• 5.3 试验药剂
• 5.4 试验结果分析与讨论
• 5.4.1 pH 值对去除锌离子能力的影响
• 5.4.2 温度对去除锌离子能力的影响
• 5.4.3 搅拌强度和时间对去除锌离子能力的影响
• 2+废水浓度对去除锌离子能力的影响'>5.4.4 Zn²⁺废水浓度对去除锌离子能力的影响
• 5.4.5 静置时间对去除锌离子能力的影响
• #絮凝剂投加量对去除锌离子能力的影响'>5.4.6 1^#絮凝剂投加量对去除锌离子能力的影响
• #絮凝剂的回收再利用'>5.5 1^#絮凝剂的回收再利用
• 5.6 废弃物的处理与处置
• 5.6.1 pH 值对锌离子溶出的影响
• 5.6.2 作填料再利用
• #絮凝剂絮凝效果的对比实验'>5.7 PAC 与1^#絮凝剂絮凝效果的对比实验
• 5.8 本章小结
• 第六章 絮凝剂作用机理分析
• 6.1 粘土的吸附机理
• 6.2 絮凝作用机理
• 6.2.1 双电层压缩机理
• 6.2.2 吸附电中和机理
• 6.2.3 吸附架桥机理
• 6.2.4 网捕卷扫机理
• #絮凝剂处理含锌废水的机理分析'>6.3 1^#絮凝剂处理含锌废水的机理分析
• 6.3.1 絮凝产物的扫描电镜分析
• 6.3.2 铝、镁、铁等盐及多羟基胶状物的絮凝作用机理
• 第七章 全文结论
• 7.1 主要结论
• 7.2 创新点
• 7.3 问题与建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 个人简历在学期间发表的学术论文与研究成果