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《河南大学》 2001年
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聚硅酸盐混凝剂的制备、混凝特性及其在给排水处理中的应用

陈伟红  
【摘要】:简述了无机高分子混凝剂的应用和研究进展, 对比了铝、铁盐混凝剂的优缺 点,指出将聚硅酸与无机铁铝盐混凝剂复配,制备性能稳定的无机高分子聚硅酸 盐混凝剂,发挥各自的优势,应用于水处理领域,是今后国内外无机高分子混凝 剂研究的新趋势。为此本文着重开展了以下几个方面的工作: 1聚硅硫酸铝混凝剂的制备及混凝性能研究。以硅酸钠和硫酸铝为原料,制 备了聚硅硫酸铝(PASS)。应用分光光度计和函数记录仪联用系统对PASS的混凝 效果进行了在线考察,直观的反映了铝硅配比、熟化时间、慢搅时间等因素对PASS 混凝性能的影响。结果表明,在SiO_2/A1摩尔比为0-2的范围内,PASS的混凝 效果随SiO_2含量的增加而提高。PASS的混凝效果与熟化时间有密切关系,聚硅 酸的长链结构是提高PASS混凝性能的主要原因。延长慢搅过程有利于提高其混 凝效果。初步分析了PASS、硫酸铝和聚硅酸的紫外光谱和拉曼光谱,探讨了PASS 的混凝机理。另外,测定了PASS处理后水中的残留铝和可溶性二氧化硅,探讨 了PASS显著降低残留铝和可溶性二氧化硅的机理。将PASS用于中原油田循环 注水的混凝处理,与聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)进行比较。结果表 明,PASS在降低悬浮物(SS)和总铁量、增大絮凝体的直径、加快沉降速度等方 面均优于PFS和PAC,在常温下的混凝性能尤其显著。 2用水玻璃对自制的聚合硫酸铁进行改性处理,制得聚硅酸硫酸铁(PFSS)混 凝剂,用于高岭土、汉江水样和油田废水的混凝处理。考察了硅铁配比、熟化 时间、水样pH值和温度对混凝性能的影响并与聚硅硫酸铝(PASS)聚合氯化铝 (PAC)和聚合硫酸铁(PFS)进行比较。结果表明:PFSS在降低SS、增大矾花直径、 提高沉降速度等方面均优于PAC和聚合铁,与PASS相比其贮存时间可显著延 长,且处理高浊度水时有明显优势。 3聚硅酸铁铝混凝剂的性能研究。以水玻璃、硫酸铝和自制的硫酸铁为原 料,制备了聚硅酸铁铝(PAFSS)混凝剂,实验了硅酸活化pH值及PAFSS中铁铝 比对其混凝性能的影响,此外还初步研究了贮存pH值等因素对PASS和PAFSS 摘 要 稳定性的影响。结果表明,聚硅酸盐混凝剂的稳定性与硅酸的活化pH值和活化 时间及共存离子有关。铁离子的存在可显著增强其稳定性。 4金属离子对硅酸混凝性能的影响研究。制备了含不同金属离子的聚硅酸 盐混凝剂oMSS),考察了投加量、水样pH值、熟化时间和PMSS中硅酸含量等 因素对其混凝性能的影响。并通过分析金属离子一级水解常数与混凝效果之间的 关系,初步探讨了金属离子的水解聚合行为对PMSS混凝性能的影响机理。结 果表明,PMSS的混凝性能与金属离子的水解聚合行为及硅酸的含量和结构有 关。 5聚硅酸亚铁混凝剂的混凝性能研究。用硫酸亚铁和硅酸钠制备了聚硅酸亚 二 铁oFSS)混凝剂,考察了8。含量、投加量、水样出等因素对其的混凝性能影 响,对比分析 T Fe》与 Fev混凝行为的差异,并试验了 KMnO4的投加量和投加 方式对PFSS混凝行为的影响。利用分光光度计和函数记录仪联用系统对PFSS 的混凝效果进行了在线考察,直观的反映了 PFSS的混凝行为,初步探讨了时” 的水解和氧化过程对混凝性能的影响机理。
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