滸苔多糖復(fù)配聚合氯化鋁去除納米重金屬顆粒物和離子的研究.pdf

1、重金屬污染隨著納米重金屬材料的大量使用而日益加劇，納米氧化鋅(nZnO)作為新興重金屬污染源的環(huán)境危害已被證實(shí);因天然有機(jī)物(NOM)引起的水體有機(jī)污染和水體富營(yíng)養(yǎng)化等環(huán)境問(wèn)題仍在繼續(xù);近些年來(lái)爆發(fā)的海洋藻類瘋長(zhǎng)問(wèn)題及衍生出的二次問(wèn)題也不容忽視;傳統(tǒng)混凝工藝在水處理技術(shù)中仍然有著不可或缺的地位。如此背景之下，本文主要利用傳統(tǒng)混凝工藝對(duì)納米重金屬顆粒物及重金屬離子進(jìn)行同步去除，這是一次新的探索和嘗試，與此同時(shí)對(duì)納米顆粒物(NPs)-腐殖酸

2、(HA)復(fù)合污染體系下溶解性有機(jī)物(DOC)的去除和混凝過(guò)程中絮體特性等問(wèn)題進(jìn)行了研究。本文的出發(fā)點(diǎn)是將海洋藻類滸苔資源化利用，處理水體重金屬污染，具體方法是將滸苔干燥并提取其多糖成分研發(fā)了一種新型高效助凝劑-滸苔多糖(Ep)，與聚合氯化鋁(PAC)復(fù)配使用進(jìn)行污染處理應(yīng)用。本文系統(tǒng)地研究了nZnO在水環(huán)境中的物理化學(xué)行為，如擴(kuò)散、凝聚、沉淀以及釋放離子等過(guò)程，初步了解nZnO的遷移行為。此外，還明確了Ep的結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合先進(jìn)的表征技術(shù)

3、模擬構(gòu)建了Ep的分子模型。探討了PAC與Ep復(fù)配去除納米重金屬顆粒物及釋放離子的效能，產(chǎn)生的絮體特性以及耦合作用機(jī)制等。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴納米重金屬顆粒物nZnO在水中主要有三種存在形態(tài)，如沉積態(tài)，懸浮態(tài)以及釋放離子態(tài)，所占比例分別為36.5％、40.61％和22.86％。這一方面的探究，主要是為后續(xù)同步去除NPs和離子的機(jī)理研究提供理論前提。nZnO在水中的離子釋放率為22.86％。不同濃度的nZnO在水中的聚集尺度分

4、布也會(huì)有較大差異。⑵PAC和Ep混凝劑在去除nZnO和鋅離子(Zn2+)實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出高效能力，其中超過(guò)95％的NPs，水體當(dāng)中的50％-60％的有機(jī)物和35％以上的析出重金屬離子均被去除。而且針對(duì)不同的污染物存在體系，該復(fù)配混凝劑的處理效果不同，處理復(fù)合體系的去除率高于單成分體系的去除率。⑶Ep是一種綠色高效的助凝劑。在對(duì)PAC-Ep混凝動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析中發(fā)現(xiàn)，Ep的使用可以大幅度提升混凝效能，生成的絮體粒度更大，并且具有更快的生長(zhǎng)速

5、度和更高的恢復(fù)能力。同時(shí)，PAC-Ep混凝劑所形成的絮體結(jié)構(gòu)比PAC形成的絮體結(jié)構(gòu)更疏松。⑷Ep的結(jié)構(gòu)在本文中得到討論。基本確定了滸苔的結(jié)構(gòu)特征和主要官能團(tuán)，主要單糖種類包括鼠李糖、木糖、阿拉伯糖及葡萄糖醛酸，還構(gòu)建了其分子結(jié)構(gòu)模型;長(zhǎng)碳鏈上富有高電子密度的官能團(tuán)，如羥基(-OH)、羧基（-COOH）、硫酸基(-SO3H)等電子供體，有效地增強(qiáng)了Ep的架橋能力，同時(shí)也增強(qiáng)不飽和官能團(tuán)對(duì)離子和絮體顆粒的吸附效果。因此混凝過(guò)程中Ep的使用會(huì)

6、大大提高處理效率。Ep的開發(fā)和應(yīng)用還可以使海洋藻類固體廢物得到資源化利用。⑸Ep與PAC復(fù)配混凝過(guò)程中的主要機(jī)制初步明確:首先，PAC水解產(chǎn)生鋁離子，電中和膠體粒子所帶負(fù)電荷使膠體顆粒脫穩(wěn)凝聚;無(wú)定型氫氧化物沉淀和羥基鋁的氫鍵架橋作用形成多核羥基復(fù)合物在沉降過(guò)程中網(wǎng)捕膠體顆粒物質(zhì)。其次是Ep長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)當(dāng)中的-OH、-SO3H等高電子密度的基團(tuán)發(fā)揮吸附架橋作用。也正是因?yàn)?OH的強(qiáng)絡(luò)合作用，重金屬離子很容易被捕獲，水中溶解釋放出來(lái)的重金屬離