2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、論文以鈦白粉副產(chǎn)物七水硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)和含鋁材料為主要原料,制備一種新型的多功能復(fù)合混凝劑——聚合硫酸鐵鋁(PAFS)。采用紅外(FTIR)、X-衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征和逐時絡(luò)合比色法對PAFS形態(tài)進(jìn)行研究。將PAFS應(yīng)用于污水處理廠尾水中除磷效果研究,降低出水中總磷的含量,使其達(dá)到國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中的一級A標(biāo)準(zhǔn)。同時將PAFS應(yīng)用于含藻污水

2、、印染廢水的處理,獲得新的處理工藝,為新型多功能復(fù)合混凝劑的研制和應(yīng)用提供了一定的理論依據(jù)。
  論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
 ?。?)響應(yīng)面法優(yōu)化聚合硫酸鐵鋁的制備
  以FeSO4·7H2O和含鋁材料為主要原料,濃硫酸(H2SO4)為酸化劑,濃硝酸(HNO3)為氧化劑,磷酸(H3PO4)為穩(wěn)定劑,氫氧化鈉(NaOH)為堿化劑,在不同的反應(yīng)溫度、時間、SO42-/Fe、NO3-/Fe、Al/Fe、PO43-/Fe

3、、OH/Fe摩爾比下合成聚合硫酸鐵鋁,通過 Box-Behnken試驗設(shè)計及響應(yīng)面分析法,研制出適用于生活污水除磷、去濁且高效低毒的PAFS。結(jié)果表明:PAFS的最佳制備工藝條件為反應(yīng)溫度、時間和SO42-/Fe、NO3-/Fe、Al/Fe,PO43-/Fe、OH/Fe摩爾比分別為84℃、48.0min、0.38、0.47、0.11、0.14、0.030。在此條件下制備的PAFS對生活污水TP去除率為98.7%,與模型預(yù)測值擬合性良好,

4、偏差為0.38%。同時,濁度去除率達(dá)到98.1%。
  將在優(yōu)化條件下制備的PAFS與工業(yè)生產(chǎn)的PAFC、PFS和PAC對生活污水的處理效果進(jìn)行對比,當(dāng)快攪速度為350rpm,快攪時間為60s,慢攪速度為60rpm,慢攪時間為15.0min,投加量為最佳投加量的時,PAFS對生活污水中TP、COD和濁度的去除率均優(yōu)于工業(yè)混凝劑PAFC、PFS和PAC。并結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益分析得出,其除磷去濁能力與市售的混凝劑PAFC、PAC和PFS相比

5、具有顯著的性價比優(yōu)勢。同時,通過Zeta電位分析研究PAFS的機(jī)理,結(jié)果發(fā)現(xiàn)PAFS的混凝效果主要是依靠電荷中和、吸附架橋和網(wǎng)捕卷掃共同作用來實現(xiàn)的。且在不同的環(huán)境下,混凝沉淀中電荷中和作用、吸附架橋作用和網(wǎng)捕卷掃作用的主次關(guān)系可能發(fā)生變化。
 ?。?)聚合硫酸鐵鋁的表征及形態(tài)研究
  通過FTIR分析可知,PAFS中含有以羥基橋聯(lián)的鐵的聚合物Fe-OH-Fe和以羥基橋聯(lián)的鋁的聚合物Al-OH-Al。而且隨著Al/Fe摩爾比

6、的增加,PAFS聚合體體積增加,說明Al的加入取代了低聚體的-OH離子,從而生成了分子鏈更長聚合度更大的聚合物。且PAFS中的聚合隨著熟化時間的延長仍在繼續(xù)。通過XRD分析可知,PAFS中 Fe的優(yōu)勢形態(tài)發(fā)生變化,主要以 Fe4.67(SO4)6(OH)2·20H2O和Fe0.2(Fe,Ti)0.6(SO4)(OH)0.8?0.2H2O的物相存在,此外還含有 FeHSO4·4H2O、Na2HPO4·2H2O、Fe2+Al2O4、AlOO

7、H等物質(zhì)。這說明PAFS是一種新的無機(jī)高分子復(fù)合混凝劑。通過 SEM表征分析可知,PAFS混凝劑結(jié)構(gòu)緊密,彼此交錯形成高聚合度的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大分子物質(zhì),使其有優(yōu)異的吸附架橋作用和卷掃能力,增強(qiáng)其混凝性能。通過逐時絡(luò)合比色法研究了PAFS水解過程中的優(yōu)勢形態(tài),結(jié)果顯示在在PAFS中鐵鋁的形態(tài)[Fe+Al]a占32.4%,[Fe+Al]b占21.4%,[Fe+Al]c占46.2%。
  (3)聚合硫酸鐵鋁在污水處理中的應(yīng)用
  將P

8、AFS應(yīng)用于污水處理廠尾水中除磷效果研究,試驗結(jié)果表明,在投加量范圍內(nèi),隨著PAFS的投加量(以Fe3+計)的增加,TP的剩余濃度先減小后增加,而且都低于0.40mg/L,達(dá)到國家一級A標(biāo)準(zhǔn)。且在PAFS的投加量為13.0mg/L時,剩余TP含量低至0.094mg/l,去除率達(dá)到86.2%。且在此時能去除少部分NH3-N。如果將PAFS應(yīng)用到實際中去,不必再對原水pH值進(jìn)行調(diào)整,降低了成本。通過不同混凝劑處理效果比較試驗發(fā)現(xiàn),PAFS的

9、除磷效果和用量明顯優(yōu)于工業(yè)生產(chǎn)的混凝劑PAFC、PAC、PFS。同時通過觀察發(fā)現(xiàn),混凝過程中PAFS比PAFC、PAS和PFS生成絮體快、礬花大,沉降速度也相對較快。處理后的出水pH值變化幅度也相對較小,對混凝工藝設(shè)備影響較小。此外,不同混凝劑在混凝過程中生成絮體的過程、絮體強(qiáng)度的試驗研究表明,與混凝劑 PAFC、PAC、PFS相比,PAFS具有較好的電荷中和和吸附架橋作用。PAFS在堿性條件下比在酸性條件下有更強(qiáng)的吸附架橋和網(wǎng)捕卷掃作

10、用。
  將自制的PAFS應(yīng)用于湖水中藻類去除效果研究。試驗結(jié)果表明,當(dāng)PAFS的投加量(以Fe3+計)為30.0mg/L,葉綠素a去除率達(dá)到95.2%?;炷宓男ЧS著水溫的升高而變好。當(dāng)原水的pH在6.5~8.5之間的時候,PAFS的除藻效果比較好。當(dāng)攪拌程序定快攪速度為350rpm,快攪時間為60s,慢攪速度為60rpm,慢攪時間為15.0min時,混凝除藻效果優(yōu)于其他攪拌程序的效果。在PAFS與PAFC、PAC與 PFS

11、進(jìn)行處理效果比較時,結(jié)果發(fā)現(xiàn)混凝劑投加量分別在30.0mg/L、35.0mg/L、25.0mg/L和50.0mg/L時,湖水葉綠素a去除率較好,分別為95.2%、86.3%、68.3%和62.3%。即與 PAC、PFS、PAFC相比,PAFS具有更好的混凝能力和更低的使用用量。
  將自制的PAFS應(yīng)用于印染廢水處理效果研究。試驗結(jié)果表明,當(dāng)PAFS的投加量(以Fe3+計)為0.30g/L,原水pH為8.5時,PAFS對濁度去除率

12、達(dá)到95.1%,COD去除率達(dá)到82.9%,色度去除率達(dá)到90.3%,生成污泥體積為52.8mL,形成絮體較為密實。在PAFS與工業(yè)生產(chǎn)的PFS、PAC和CPAM進(jìn)行處理效果對比時,研究發(fā)現(xiàn)PAFS在投加較小量的情況下就可以獲得較好的COD和濁度去除效果。且當(dāng)PAFS、PFS、PAC、CPAM的最佳投加量分別為0.50g/L、0.30g/L、0.70 g/L、0.50g/L時,色度去除率分別達(dá)到87.5%、82.7%、92.6%、82.

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