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高分子强化絮凝剂制备与应用研究

作　者: 李杰
导　师: 周风山
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 应用化学
关键词: 聚合硫酸铁(PFS) 高分子复合絮凝剂(PMC) 浊度强化絮凝化学耗氧量(COD)
分类号: X703.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

工业污水中含有各种悬浮物、胶体颗粒以及各种造成较高化学耗氧量(COD)的有机污染物,必须采用必要的絮凝技术进行处理。本文针对污水的浊度和COD两个污水处理中的常见的重要问题,通过对无机絮凝剂原理、存在问题与发展趋势的认识与研究,针对工业污水的特点制备了功能性高分子絮凝剂,主要内容包括无机高分子絮凝剂聚合硫酸铁(PFS)的合成、复合高分子絮凝剂(PMC)系列以及强化絮凝剂(BTA)系列复合絮凝剂的制备与应用性能评价。硫酸亚铁-氯酸钠直接氧化法制备PFS系采用氯酸钠为氧化剂,硫酸为调节剂,高锰酸钾作为催化剂酸性条件下制备,通过调节硫酸的含量确定了最佳体系质量配比为硫酸亚铁:氯酸钠:高锰酸钾:浓硫酸=30:2:0.5:6;并通过对硫酸加量对产品性能稳定性的影响规律研究确定nSO42-:nFe3+<3:2时PFS状态稳定且性能比较优异。实验产品对模拟污水除浊率达到90%以上,COD脱除率达到40%左右,通过对产品结构与成分的分析得出硫酸亚铁转化率达到67%。凹凸棒(ATP)是一种含水镁铝硅酸盐粘土矿物,也是一种具有高吸附性的多孔环境矿物材料,在工业污水处理领域有很高的应用价值。本文在本课题组前人工作的基础上利用预胶化淀粉(CStarch)、预水化ATP和无机高分子絮凝剂聚合氯化铝(PAC),通过各组分的正效益增益,合成了一种矿物基多核高分子絮凝剂PMC,并通过改进体系的配比研究,提高了产品的稳定性,解决了原产品中ATP含量过低,产品不稳定的问题。体系中CStarch含量从15.3%提高到30%时,体系中水化ATP含量从4.5%提高到8.8%,在加量达到100ppm时絮凝除浊效果达到95%以上,且体系稳定性更强。在西林钢铁厂循环水净化处理工业实验中除浊率达到92%。依据异相成核、差降絮凝理论以及对矿物粘土结构与性能的认识,利用膨润土为絮凝剂基体,复合多种助剂,通过对其影响因素及适用环境的研究,制备出了一种复合矿物基强化絮凝剂(BTA)。通过其与固体PAC的性能比较发现其在除浊性能方面达到PAC同等的效果,模拟水悬浮物实验评价中除浊率达到99%,而沉降时间只是传统PAC的50%。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
1. 绪论  11-23
  1.1 水资源与水污染概况  11-12
  1.2 水处理与水处理剂  12-22
    1.2.1 水处理方法  12-14
    1.2.2 水处理剂及其分类  14-15
    1.2.3 絮凝剂的种类、研究现状与发展趋势  15-19
    1.2.4 絮凝机理与絮凝科学  19-22
  1.3 本文研究背景、研究内容与目的  22-23
2. 聚合硫酸铁（PFS）的合成与表征  23-40
  2.1 常用PFS 合成方法概述  23-25
  2.2 氯酸钠氧化法制备PFS 工艺优化探索  25-36
    2.2.1 实验装置与材料  25-26
    2.2.2 合成原理和合成方法  26-27
    2.2.3 聚合硫酸铁（PFS）的合成，性能评价与工艺优化  27-36
  2.3 合成聚合硫酸铁的表征与分析  36-38
    2.3.1 聚合产物的XRD 图谱与分析  36-37
    2.3.2 聚合硫酸铁(PFS)的转化率分析  37-38
  2.4 实验总结与分析  38-40
3. 高分子复合絮凝剂PMC 的制备与应用  40-52
  3.1 实验背景与此前项目进展  40-41
  3.2 实验方法与实验材料  41-42
    3.2.1 实验装置与材料  41-42
    3.2.2 实验方法  42
  3.3 复合絮凝剂PMC 的制备工艺及其改进  42-46
    3.3.1 复合絮凝剂PMC 聚合原理  42-43
    3.3.2 复合絮凝剂PMC 制备及其工艺改进  43-46
  3.4 复合絮凝剂PMC 性能评价  46-47
    3.4.1 模拟水的配置  46
    3.4.2 复合絮凝剂PMC 对模拟污水除浊性能评价与分析  46-47
  3.5 复合絮凝剂PMC 在伊春钢铁厂循环水处理中的应用  47-50
  3.6 复合絮凝剂PMC 系列絮凝剂经济可行性分析  50-51
  3.7 实验小结  51-52
4. 矿物基强化絮凝剂BTA 的制备与性能评价  52-67
  4.1 强化絮凝及其发展概况  52-53
  4.2 膨润土结构、性能及其在污水处理中的应用  53-54
  4.3 实验装置与实验原料  54-55
  4.4 矿物基强化絮凝剂BTA 的制备原理、目标与工艺  55-57
    4.4.1 矿物基强化絮凝剂BTA 制备原理  55
    4.4.2 矿物基强化絮凝剂BTA 制备目标  55
    4.4.3 矿物基强化絮凝剂 BTA 制备工艺  55-57
  4.5 絮凝剂BTA 性能影响因素探讨  57-64
    4.5.1 无机絮凝剂PAC 含量对絮凝效果的影响  58-59
    4.5.2 有机助沉剂种类与含量对絮凝效果的影响  59-60
    4.5.3 絮凝助剂对絮凝效果的影响  60-63
    4.5.4 pH 对BTA 絮凝效果的影响  63-64
  4.6 强化絮凝剂BTA 与固体PAC 性能对比研究  64-65
  4.7 强化絮凝剂BTA 的经济可行性分析  65
  4.8 实验小结  65-67
5. 结论与展望  67-69
  5.1 结论  67-68
  5.2 展望  68-69
致谢  69-70
参考文献  70-72

高分子强化絮凝剂制备与应用研究

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