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纳米SiO_2对微污染物HA、SDS及NH_3-N的助凝特性研究

作　者: 刘春柳
导　师: 李冬梅
学　校: 广东工业大学
专　业: 市政工程
关键词: 聚合氯化铝PAC 纳米SiO2 粉末活性炭P-AC 十二烷基硫酸钠SDS 氨氮NH3-N 腐植酸HA 助凝特性絮凝形态学
分类号: X13
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

以聚合铝(polyaluminium chloride, PAC)为混凝剂,分别以纳米SiO2和粉末活性炭(powdered activated carbon, P-AC)为助凝剂,对含有不同微污染物(十二烷基硫酸钠SDS、氨氮NH3-N或腐植酸HA)的6NTU高岭土低浊水进行混凝沉降试验,借助形态学理论和电镜观察与图像分析技术,研究纳米Si02与P-AC对PAC于微污染物的助凝作用效果、吸附特性与絮体结构的形态学特征。结果表明：PAC对低分子溶解性微污染物SDS和NH3-N的去除率低,约为20%-30%和10%,对大分子天然有机物HA具有较高的去除率,可达40%-50%。纳米Si02对微污染物HA、SDS及NH3-N的助凝效果具有一定的选择性,对HA和SDS的作用效果明显,但对NH3-N几乎没有去除作用。纳米Si02能促使PAC对微污染物HA、SDS(?)勺去除率分别提高40%-50%、20%-30%。纳米SiO2由于其巨大的比表面积,能迅速吸附溶液中的SDS,并在短时间内达到平衡,其对SDS的吸附特性符合Freundlich等温吸附曲线。PAC与纳米Si02联合使用时,所形成的絮体粒径比单独投加PAC时显著增大。随着纳米Si02剂量的增加,絮体的粒径增大。合适的纳米Si02剂量,絮体呈蜂窝结构,结构较为致密,絮体分形维数值大。纳米Si02投加量过高,絮体呈链状结构,分枝较多,结构较松散,絮体分形维数值下降,表现在对微污染物和浊度的去除效果下降。分维能从微观真实的角度,反映出最佳絮凝体结构的形成时的时间,此时,絮凝与沉降效果达最佳。整个絮凝过程中,絮体分维值呈下降趋势,降至某一值后开始上升。絮凝过程进行到一定阶段,分维值达最大,絮体结构的密实程度达最佳,孔隙率最小,沉降效果最好,上清液浊度最低。HA、SDS及NH3-N分子量不同,对纳米Si02于絮凝体形态学特性的作用效果也不同。分子量越大,改善越明显。在含HA及SDS的模拟原水中,纳米Si02对絮体形态结构的作用效果明显,而对含NH3-N原水絮体形态学特性,改善程度次之。高岭土对不同分子量的HA、SDS及NH3-N的絮凝效果的影响不同,表现在微污染物和浊度去除率的相关关系随分子量的增大而增强。粉末活性炭P-AC的吸附速度较缓慢,对大分子胶体HA具有一定的助凝效果,HA去除率可比仅投加PAC时提高约10%,但对小分子微污染物SDS和NH3-N的助凝效果较不明显。当P-AC投加量较大时,影响出水的浊度。粉末活性炭P-AC不能有效改善絮体结构的密实性。P-AC的吸附性能只对50 mg.L-1的大分子量微污染物HA有效果,对低浓度(1、10 mg.L-1)HA和不同浓度的低分子量微污染物SDS和NH3-N均无吸附效果。

纳米SiO_2对微污染物HA、SDS及NH_3-N的助凝特性研究

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