新型无机高分子复合絮凝剂的研究及在处理含镍废水中的应用

论文摘要

本实验研究的原料是用铝土矿提炼氧化铝过程中产生的废弃物赤泥。随着铝工业的不断发展,目前全世界每年生产约6000万吨赤泥,我国的赤泥排放量每年为500万吨。其利用率仅为40%左右,主要用于烧砖、筑路、水泥、混凝土的掺和料和改良土壤等。这样大量的赤泥由于未得到充分的利用和处理,长期占用大量的土地,造成土地碱化,地下水污染,直接危害人们的健康,同时也困扰铝工业的生产。因此开展赤泥的应用研究具有十分重要的意义,论文通过在实验室根据赤泥本身具有物理吸附的特点解决赤泥的活化问题,将高分子絮凝剂与实验所用的活化后的赤泥相结合,研制一种絮凝性能好的新型的无机高分子复合絮凝剂,拓展赤泥的应用用途。本论文针对赤泥中铝、铁的存在特点首先对赤泥原料进行提纯,然后通过大量的试验确定赤泥的最佳酸浸条件,最佳酸浸条件下赤泥中铝、铁的浸出率均达到95%以上,考虑到酸活化赤泥中铁和铝的含量很少,研究先用氯化铁,通过控制水解反应条件、铁离子与氢氧根的摩尔比制备聚羟基铁,再将得到的聚羟基铁与酸改性赤泥以30:1的比例混合,在30℃条件下进行聚合反应,同时采用了XRD、IR、TEM和SEM等多种现代分析测试技术对原材料赤泥和复合絮凝剂（后称1#絮凝剂）进行了测试和分析,最后用制备的1#絮凝剂对含Ni2+废水进行处理试验研究。通过分析1#絮凝剂的作用机理发现,1#絮凝剂由一级结构-凝聚体、二级结构-集粒体、三级结构-团聚体及这些结构之间的孔隙体积-凝聚体孔隙、集粒体孔隙、团聚体孔隙和含有铝、铁、钙的盐酸盐的复杂多羟基胶状物组成。其絮凝机理主要是赤泥的吸附作用和铝盐、铁盐、钙盐的絮凝作用。处理含Ni2+废水结果表明:100ml废水投加量为1.0g,pH值约5-7.0,静置时间为60min。在常温下,Ni2+的去除率达到98%以上。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 重金属废水的污染现状
• 1.1.1 我国水体的污染现状
• 1.1.2 重金属废水的来源及危害
• 1.1.3 含镍废水的危害
• 1.2 重金属废水的处理方法
• 1.2.1 化学法
• 1.2.1.1 混凝法
• 1.2.1.2 氧化还原法
• 1.2.1.3 电解法
• 1.2.1.4 铁氧体沉淀
• 1.2.2 物理化学处理
• 1.2.2.1 吸附法
• 1.2.2.2 离子交换法
• 1.2.2.3 溶剂萃取法
• 1.2.2.4 膜分离法
• 1.2.3 生物吸附法
• 1.2.4 胶束增强超滤处理重金属废水
• 1.3 絮凝剂的研究进展
• 1.3.1 絮凝剂的分类
• 1.3.2 絮凝剂研究现状
• 1.3.2.1 有机絮凝剂
• 1.3.2.2 无机絮凝剂
• 1.3.2.3 复合型絮凝剂
• 1.3.2.4 微生物絮凝剂
• 1.4 问题的提出
• 1.5 本课题研究的目的与意义
• 1.6 研究内容与研究方法
• 第二章 絮凝沉降理论研究进展
• 2.1 胶体结构
• 2.2 絮凝沉降机理
• 2.2.1 双电层理论模型
• 2.2.2 DLVO 理论
• 2.2.3 吸附电中和作用
• 2.2.4 沉淀网捕作用
• 2.2.5 吸附架桥作用
• 2.2.6 表面络合模型
• 2.3 本章小结
• 第三章 实验原料﹑仪器及方法
• 3.1 试验原料及仪器
• 3.2 赤泥的特征及组成
• 3.2.1 化学成分
• 3.2.2 矿物组成
• 3.2.3 赤泥的物理性质
• 3.3 赤泥的结构形成特征
• 3.4 实验设备及仪器
• 3.5 主要的测试方法
• 3.6 试验工艺流程
• 3.7 本章小结
• 第四章 赤泥的活化试验
• 4.1 赤泥的提纯
• 4.1.1 试验原理
• 4.1.2 试验方法
• 4.1.3 试验结果与分析
• 4.2 提纯赤泥的酸活化
• 4.2.1 实验原理
• 4.2.2 试验方法及流程
• 4.2.3 浸取条件的确定
• 2O₃含量、Al₂O₃ 含量的测定'>4.2.3.1 Fe₂O₃含量、Al₂O₃含量的测定
• 4.2.3.2 温度对铝和铁浸出率的确定
• 4.2.3.3 硫酸浓度对铝和铁浸出率的影响
• 4.2.3.4 酸浸时间对铝和铁浸出率的影响
• 4.2.3.5 液固比对铝和铁浸出铝率的影响
• 4.2.4 酸活化试验与结果分析
• 4.2.4.1 酸活化因素的确定
• 2+的去除率测定'>4.2.4.2 Ni²⁺的去除率测定
• 4.2.4.3 活化实验结果与分析
• 4.3 盐活化结果与分析
• 4.3.1 实验原理
• 4.3.2 改性剂的选用
• 4.3.3 改性实验与结果分析
• 4.3.4 实验方法及流程
• 4.3.5 改性实验与结果分析
• 4.3.5.1 改性剂浓度对赤泥吸附能力的影响
• 4.3.5.2 改性赤泥最佳液固比的确定
• 4.3.5.3 最佳改性时间的确定
• 4.3.5.4 最佳改性温度的确定
• 4.3.6 对比实验与分析
• 4.4 新型絮凝剂的开发与研究
• 4.4.1 絮凝剂的制备
• 4.4.1.1 试验原理
• 4.4.1.2 聚羟基铁离子的制备
• 4.4.1.3 絮凝剂的制备方法
• 4.4.1.4 絮凝剂制备条件的确定
• 4.4.2 絮凝剂的性能研究
• 3浓度对改性赤泥吸附Ni²⁺性能的影响'>4.4.2.1 聚合 FeCl₃浓度对改性赤泥吸附Ni²⁺性能的影响
• 2+能力的影响'>4.4.2.2 液固比对改性赤泥吸附 Ni²⁺能力的影响
• 2+吸附能力的影响'>4.4.2.3 聚合时间对 Ni²⁺吸附能力的影响
• 2+吸附能力的影响'>4.4.2.4 聚合温度对 Ni²⁺吸附能力的影响
• 4.4.2.5 结果与分析
• 4.4.3 新型絮凝剂的化学性质分析
• 4.4.3.1 X－荧光分析
• 4.4.3.2 结构分析
• 4.5 本章小结
• 2+废水的试验研究'>第五章 新型絮凝剂处理含 Ni²⁺废水的试验研究
• 5.1 试验废水水质与处理工艺流程
• 5.2 试验结果分析与讨论
• 2+效果的影响'>5.2.1 新型复合絮凝剂投加量对去除 Ni²⁺效果的影响
• 2+效果的影响'>5.2.2 PH 值对去除 Ni²⁺效果的影响
• 2+效果的影响'>5.2.3 搅拌强度对去除 Ni²⁺效果的影响
• 2+效果的影响'>5.2.4 静置时间对去除 Ni²⁺效果的影响
• 2+效果的影响'>5.2.5 重金属废水浓度对去除 Ni²⁺效果的影响
• 2+效果的影响'>5.2.6 温度对去除 Ni²⁺效果的影响
• 5.2.7 新型无机高分子复合絮凝剂与 PAC 对比试验
• 5.3 本章结论
• 第六章 全文结论
• 6.1 结论
• 6.2 创新点
• 6.3 问题与建议
• 参考文献
• 附录一
• 致谢
• 个人简历