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含硅基絮凝剂的合成及应用研究

作　者: 王娇娇
导　师: 张丽丹
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 废水处理 无机高分子絮凝剂 含硼聚硅酸硫酸锌
分类号: X703.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文通过分析絮凝剂的发展历史和目前国内外研究现状,在制备聚硅酸的基础上,向聚硅酸溶液中引入金属锌离子、硼离子,从而制备了絮凝性能良好、无二次污染的含硼聚硅酸硫酸锌(PSZB)无机高分子絮凝剂。论文首先以单因素影响实验研究了聚硅酸的合成条件。结果表明：pH为4.5左右,硅酸钠浓度为0.3～0.6mol/L,温度为20-30℃合成的聚硅酸具有良好的稳定性。通过4因素4水平正交试验对絮凝剂的合成工艺进行优化,确定最佳的制备工艺：(1)硅酸钠摩尔浓度为0.3 mol/L;(2)活化时间90 min; (3)Zn/SiO2摩尔比为2.0；(4)B/SiO2摩尔比为0.3。对PSZB絮凝剂的絮凝性能进一步研究,结果表明,该絮凝剂的放置稳定性很好,产品存放60 d依然有很好的性能；具有投加量少,适用pH范围广,对废水的温度有很好适用性的特点。对废水处理结果表明,絮凝过程中产生的絮体密实,沉降快。红外光谱分析表明：PSZB并不是这几种物质的简单混合,在聚合过程中结构发生了变化。体系中硅酸、聚硅酸、锌羟基以及硼酸等成分存在着相互作用；扫描电镜分析表明：PSZB絮凝剂的形貌为水草细条状,完全不同于聚硅酸的球形或是椭圆形,聚集体的长度很长,形成了链网状、网格状结构,比表面积大等特点；粒度测试表明具有较大分子粒径的絮凝剂絮凝性能较好,它能够充分的发挥吸附架桥作用；絮凝剂具有正电位对水中的的胶体有吸附电中和作用,从而絮凝性能良好。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
第一章 绪论  13-27
  1.1 废水处理概况  13-14
  1.2 絮凝剂简介  14-15
    1.2.1 絮凝剂的定义  14-15
    1.2.2 絮凝剂的分类  15
  1.3 絮凝剂的研究概况  15-19
  1.4 无机高分子絮凝剂的研究进展  19-24
    1.4.1 铝系无机高分子絮凝剂  19
    1.4.2 铁系无机高分子絮凝剂  19-20
    1.4.3 聚硅酸与聚硅酸金属盐类絮凝剂  20-23
    1.4.4 影响絮凝性能的因素  23-24
  1.5 本论文的选题意义及研究主要内容  24-27
第二章 实验部分  27-33
  2.1 实验试剂及仪器  27
  2.2 实验方法  27-28
    2.2.1 含硼聚硅酸锌(PSZB)絮凝剂的制备方法  28
    2.2.2 胶凝时间的测定方法  28
    2.2.3 絮凝效果实验  28
    2.2.4 模拟废水的配制  28
  2.3 絮凝剂的表征  28-31
    2.3.1 粘度的测定  28-29
    2.3.2 红外性质分析  29
    2.3.3 扫描电镜分析  29
    2.3.4 粒径和Zeta电势的分析  29-30
    2.3.5 COD测定方法  30
    2.3.6 透光率的测定  30-31
  2.4 絮凝剂合成工艺正交试验设计方法  31-33
第三章 含硼聚硅酸锌的制备及絮凝性能研究  33-47
  3.1 引言  33
  3.2 含硼聚硅酸锌合成条件研究  33-39
    3.2.1 聚硅酸的合成条件研究  33-37
    3.2.2 含硼聚硅酸锌合成工艺条件的研究  37-39
  3.3 废水处理工艺条件对絮凝性能的影响  39-43
    3.3.1 絮凝剂投加量对絮凝性能的影响  39-40
    3.3.2 废水pH对絮凝性能的影响  40
    3.3.3 稳定时间对絮凝性能的影响  40-41
    3.3.4 温度对絮凝性能的影响  41-42
    3.3.5 搅拌速度和时间对PSZB絮凝作用的影响  42-43
  3.4 对实际废水的研究  43-44
  3.5 本章小结  44-47
第四章 絮凝剂的结构和絮凝机理研究  47-57
  4.1 引言  47
  4.2 絮凝机理概述  47-50
  4.3 絮凝剂表征  50-55
    4.3.1 红外光谱分析  50-52
    4.3.2 扫面电镜分析  52-54
    4.3.3 粒度及电位的分析  54-55
  4.4 絮凝机理分析  55-56
  4.5 本章小结  56-57
第五章 结论  57-59
参考文献  59-63
致谢  63-65
研究成果及发表的学术论文  65-67
作者和导师简介  67

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用 > 助剂
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