混凝去除納米二氧化鈦特性研究及混凝系統(tǒng)的優(yōu)化.pdf

1、納米TiO2的廣泛應(yīng)用給社會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也帶來(lái)了污染。通過(guò)排放、泄漏及自然循環(huán),空氣和土壤中的納米TiO2會(huì)最終進(jìn)入到水體當(dāng)中。多項(xiàng)研究證實(shí),納米TiO2會(huì)對(duì)各器官組織產(chǎn)生毒理效應(yīng),還會(huì)損傷DNA。因此本論文開(kāi)展了混凝去除水體中納米TiO2的研究,主要考察了納米TiO2在水中的穩(wěn)定性、水質(zhì)條件對(duì)混凝去除納米TiO2的影響,并對(duì)混凝去除納米TiO2系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化,作為其污染爆發(fā)時(shí)的應(yīng)急手段,保證飲用水水質(zhì)安全。本研究中使用的納米Ti

2、O2分別是無(wú)分散劑穩(wěn)定的納米TiO2(NTs)和用PBTCA穩(wěn)定的納米TiO2(NPTs)。
　　本文主要就超聲條件及離子強(qiáng)度(Na+、Ca2+、Al3+)對(duì)NTs和NPTs穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了研究,旨在為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供理論和數(shù)據(jù)的參考。研究發(fā)現(xiàn),在考察范圍內(nèi),以300W的功率超聲20min時(shí)的NTs和NPTs平均粒徑最小,分別為200.1nm和194.7nm,長(zhǎng)時(shí)間低功率的超聲對(duì)NTs的分散不利;同一種金屬離子的臨界絮凝濃度(CCC

3、)值,NPTs的總比NTs的大,而且實(shí)驗(yàn)得到的CCC值與離子價(jià)之間的關(guān)系符合Schulze-Hardy規(guī)則。
　　在硫酸鋁投量不變的條件下:致濁物質(zhì)的投加及NTs初始濃度的增加會(huì)促進(jìn)NTs的混凝去除,而NPTs的混凝去除效果幾乎不受致濁物質(zhì)濃度的影響,且NPTs初始濃度的增加會(huì)使其去除率明顯降低;離子強(qiáng)度及陽(yáng)離子價(jià)態(tài)的增加會(huì)促進(jìn)NTs和NPTs的混凝去除;HA及H2PO4-的存在會(huì)嚴(yán)重阻礙NTs和NPTs的混凝,而Cl-、NO3-

4、、SO42-和HCO3-對(duì)NTs和NPTs的去除效果影響很小。
　　本文以機(jī)械絮凝池為原型,對(duì)混凝去除納米TiO2的體系進(jìn)行了優(yōu)化,為工程應(yīng)用提供參考值。首先通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)混凝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化:對(duì)于1mg/L和10mg/L的NTs和NPTs,最佳混凝劑是硫酸鋁(AS),最佳投藥量為40mg/L;NTs和1mg/LNPTs的最佳水力條件(G值、GT值)均為先(98.8s-1,5928.0)后轉(zhuǎn)為(19.6s-1,52968.0),而1

5、0mg/LNPTs的最佳水力條件為先(98.8s-1,5928.0)后轉(zhuǎn)為(19.6s-1,29448.0);混凝劑對(duì)混凝效果的影響最大,水力條件的影響最小。在考察PAC投量對(duì)10mg/L納米TiO2去除率影響的過(guò)程中發(fā)現(xiàn),PAC不適合用來(lái)去除NTs,而對(duì)NPTs的去除效果較好,當(dāng)投量為20mg/L時(shí),去除率可達(dá)93.7％。本文還對(duì)低濃度(1mg/L)納米TiO2的AS混凝去除進(jìn)行了探究,當(dāng)AS投量為15mg/L時(shí),NTs和NPTs的去