PAC-PDMDAAC雜化絮凝劑的制備、表征及絮凝性能研究.pdf

1、混凝是重要的水處理工藝之一,混凝劑的開發(fā)是混凝工藝的核心技術(shù),混凝劑的優(yōu)劣是決定混凝效果甚至整個(gè)水處理效果的關(guān)鍵因素。隨著水和廢水處理規(guī)模的迅猛發(fā)展,對(duì)混凝劑的質(zhì)量和品種需求也越來越大。開發(fā)新型高效低耗、安全無害的混凝劑以提高水處理效果、降低成本一直是水處理領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。
　　聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨(PAC-PDMDAAC)雜化絮凝劑是基于聚合氯化鋁較強(qiáng)的電中和作用和聚二甲基二烯丙基氯化銨有機(jī)高分子絮凝劑優(yōu)異的吸附架

2、橋能力的協(xié)同作用而開發(fā)的新型高效絮凝劑。與傳統(tǒng)的無機(jī)絮凝劑相比,它具有絮體形成快,顆粒密度大,沉降速度快等特點(diǎn),且無二次污染,高效低耗,適用范圍廣,可取代價(jià)格昂貴的有機(jī)高分子絮凝劑。PAC-PDMDAAC雜化高分子絮凝劑有著良好的發(fā)展和應(yīng)用前景,可以用于飲用水處理和紡織、印染廢水等處理工藝中。
　　論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)采用原位聚合法以聚合氯化鋁、二甲基二烯丙基氯化銨為原料,以過硫酸銨為引發(fā)劑制備了離子型

3、PAC-PDMDAAC雜化絮凝劑,并進(jìn)行Box-Behnken中心組合實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面分析,得出最佳制備條件:DMDAAC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37％,引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6％,反應(yīng)溫度為75℃,反應(yīng)時(shí)間為5h。在對(duì)絮凝劑結(jié)構(gòu)表征分析中,FT-IR及TGA測(cè)試結(jié)果表明雜化絮凝劑有機(jī)-無機(jī)組分間是由PDMDAAC鏈端(-SO42-)與帶正電荷的羥基鋁粒子以離子鍵性質(zhì)鍵合。SEM結(jié)果顯示,雜化絮凝劑PAC-PDMDAAC顆粒尺寸和比表面積均比其復(fù)合型絮凝劑

4、更大。
　　(2)采用溶膠-凝膠法以硅烷偶聯(lián)劑KH570為無機(jī)改性劑,以聚合氯化鋁、二甲基二烯丙基氯化銨為原料,以過硫酸銨為引發(fā)劑制備了共價(jià)型PAC-PDMDAAC雜化絮凝劑,并用響應(yīng)面設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)并根據(jù)實(shí)際情況得到最優(yōu)制備條件為:DMDAAC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33％,引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6％,反應(yīng)溫度為64℃,反應(yīng)時(shí)間為3h。在對(duì)絮凝劑結(jié)構(gòu)表征分析中,電導(dǎo)測(cè)試、FT-IR、13C-NMR及TGA結(jié)果表明 PAC-PDMDAAC雜化絮凝劑的有

5、機(jī)-無機(jī)組分間以共價(jià)鍵形式鍵合,性質(zhì)穩(wěn)定;其SEM照片顯示其結(jié)構(gòu)疏松,粒度較大。
　　(3)分別通過高嶺土模擬水的混凝燒杯實(shí)驗(yàn)和硅藻土模擬水的量筒沉降實(shí)驗(yàn),考察了PAC和自制兩種雜化絮凝劑的電中和能力和絮凝性能。高嶺土模擬水的混凝燒杯實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,兩種PAC-PDMDAAC雜化絮凝劑的電中和能力突出。硅藻土模擬水的量筒沉降實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,兩種PAC-PDMDAAC雜化絮凝劑的絮體粒度和沉降速度明顯高于 PAC,絮凝性能優(yōu)異。對(duì)重慶嘉

6、陵江和長(zhǎng)江原水的混凝效果表明,兩種雜化型絮凝劑對(duì)濁度、UV254和CODMn均表現(xiàn)出優(yōu)異的去除效果。
　　(4)使用激光粒度分析儀對(duì)雜化絮凝劑處理高嶺土模擬水樣進(jìn)行混凝動(dòng)態(tài)過程研究,采用兩種雜化絮凝劑時(shí),隨投加量的增加,pH越接近中性,形成的絮體粒徑越大。相比 PAC,形成穩(wěn)定絮體所需時(shí)間短。兩種雜化絮凝劑絮體抗剪切強(qiáng)度高于 PAC,且在相同條件下恢復(fù)能力強(qiáng)。隨破碎時(shí)間的延長(zhǎng),雜化絮凝劑形成絮體的強(qiáng)度因子和恢復(fù)因子均呈下降趨勢(shì)。<