含硅無(wú)機(jī)高分子復(fù)合絮凝劑的合成及應(yīng)用研究.pdf

1、混凝過(guò)程(混合、凝聚、絮凝)是水處理工藝中應(yīng)用最普遍的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，在使用該法處理廢水時(shí)，藥劑費(fèi)占處理成本的50％。因此，對(duì)于高效、廉價(jià)的絮凝劑的研制開(kāi)發(fā)工作一直受到人們的關(guān)注。 本文從影響聚硅酸凝膠的各種因素著手，通過(guò)凝膠實(shí)驗(yàn)研究了聚硅酸的最優(yōu)合成工藝，進(jìn)而通過(guò)在聚硅酸中引入兩種金屬鹽，控制好工藝條件，合成出了聚硅酸鐵鋅(PSZF)無(wú)機(jī)高分子絮凝劑。PSZF兼有金屬離子的電中和能力及聚硅酸的吸附架橋能力，凈水能力優(yōu)于傳統(tǒng)的絮凝

2、劑。我們對(duì)其合成工藝、性能、應(yīng)用及絮凝機(jī)理進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，得出了一些有意義的結(jié)論如下： 1、制備聚硅酸的最佳工藝條件為：溫度20～25℃，硅酸鈉溶液濃度為0.3～0.5mol/L，聚合pH為2.0～5.0。金屬鹽的加入能抑制硅酸的聚合反應(yīng)速度，不同的金屬鹽抑制聚硅酸凝膠時(shí)間不同，Al2(SO4)3、Fe2(SP4)3對(duì)聚硅酸凝膠的抑制作用大于ZnSO4、CuSO4。 2、通過(guò)絮凝實(shí)驗(yàn)優(yōu)化出制備PSZF的最佳條件：(

3、1)硅酸鈉摩爾濃度為0.4 mol/L：(2)硅酸鈉溶液pH值為1.7；(3)活化時(shí)間為30min；(4)(Zn+Fe)/SiO2摩爾比為1.0；(5)Zn/Fe摩爾比為2.0；(6)制備方式：先加鋅鹽，后加鐵鹽。 3、水動(dòng)力學(xué)條件對(duì)于絮凝劑效果的發(fā)揮有著顯著影響。絮凝劑PSZF的最佳水動(dòng)力條件為：快攪速度250r/min，快攪時(shí)間為2min：慢攪速度80r/min，慢攪時(shí)間為5min。該條件與凝聚-絮凝階段適宜的G、GT值相吻

4、合，且濁度去除率均達(dá)到90％以上。 4、對(duì)絮凝劑PSZF的絮凝性能研究表明：(1)該產(chǎn)品對(duì)水樣pH值適用范圍寬，當(dāng)水樣pH為8，投藥量為2mI/L時(shí)，其除濁率最高，達(dá)95.6％，絮凝試驗(yàn)中體系的Zeta電位變化情況在一定程度上有助于解釋PSZF的作用機(jī)理；(2)PSZF處理原水的最佳溫度在20～30℃；(3)模擬水樣的初始濁度對(duì)絮凝劑性能有一定的影響；(4)PSZF的絮凝性能受熟化時(shí)間影響小，具有較長(zhǎng)的穩(wěn)定期，且在穩(wěn)定期內(nèi)絮凝效

5、果變化不大；(5)PSZF在絮凝反應(yīng)過(guò)程中形成礬花大、沉降快。 5、為探討絮凝劑PSZF的實(shí)際廢水處理能力，分別將PSZF應(yīng)用于城市景觀湖水、黃浦江水、染料廢水的處理，發(fā)現(xiàn)PSZF的凈水效果均優(yōu)于PS、PSF和PFC：(1)應(yīng)用于景觀湖水處理，除了良好的除濁效果外，PSZF對(duì)湖水COD、UV254也有一定的去除效果；(2)應(yīng)用于黃浦江原水處理，除較好的除濁效果外，對(duì)江水COD去除率達(dá)68％，通過(guò)紫外掃描發(fā)現(xiàn)其對(duì)芳香類有機(jī)物特別是

6、多環(huán)芳烴類化合物具有較好的去除效果；(3)對(duì)于曙紅染料廢水，在pH=3.0，投藥量為5mL/L時(shí)，PSZF的脫色率為86.6％，達(dá)到同樣最佳脫色效果與PSF相比，PSZF可節(jié)省近一半的投藥量。總體而言，PSZF復(fù)合絮凝劑處理效果要優(yōu)于常見(jiàn)的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，表明它具有良好的應(yīng)用前景。 6、紅外光譜分析表明，PSZF中鐵、鋅離子通過(guò)氧橋或羥橋與聚硅酸成鍵，形成長(zhǎng)鏈的帶正電的大分子，提高了絮凝性能，延長(zhǎng)了凝膠時(shí)間。掃描電鏡(SEM)