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《武汉理工大学》 2012年
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新型复合絮凝剂处理地表水的实验研究

秦雯  
【摘要】:絮凝是饮用水处理的重要工艺之一,絮凝剂是影响絮凝效果的关键因素。本文针对传统饮用水处理絮凝剂易造成二次污染,导致饮用水中残留铝离子浓度过高,不利于人体健康的问题,以资源丰富、无毒的天然高分子材料壳聚糖和玉米淀粉为原料,经改性后与无机高分子复合絮凝剂聚合氯化铝铁复合,来处理长江武汉段原水。考察了其絮凝性能,发现使用其絮凝处理长江武汉段原水时,絮体大且密实,絮凝沉降时间短,浊度去除率提高,出水铝离子浓度降低。研究过程及结果如下: 1)采用过氧化氢法制备了不同脱乙酰度及分子量的壳聚糖,确定对原水絮凝效果最好的壳聚糖b1的分子量和脱乙酰度。对影响其吸附原水中铝离子的条件因素进行了分析,发现其吸附铝离子的过程符合Freundlich吸附模型。将玉米淀粉交联、接枝改性,考察了其絮凝原水的性能,发现其对原水中铝离子絮凝吸附的效率较高,处理后出水剩余铝离子含量可降到0.055mg/L。将所制备的单组分药剂与无机絮凝剂聚合氯化铝铁复合,通过三因素四水平正交实验,确定其最佳质量配比为:聚合氯化铝铁(PAFC)壳聚糖(CTS):改性淀粉(MS)=25:0.1:1。 2)按比例投加复合絮凝剂絮凝处理长江武汉段的原水,考察了其絮凝效果,以及影响其絮凝效果的工艺条件。结果表明:在加量适当时,原水浊度的去除率可以达到97%以上。最佳工艺条件为180rpm快速搅拌2min,60rpm慢速搅拌8min,沉降15min时,絮凝效果最好,最低的出水浊度降仅为2NTU,最低出水铝离子浓度仅为0.05mg/L。絮凝效率随温度及pH变化不大,在水温为15℃左右时,絮凝效果最好,浊度去除率可达99%;pH值在6-7之间时,浊度去除率最高,基本可以达到98%,出水中铝离子浓度也最低,仅0.049mg/L。 3)通过对几种商品化絮凝剂絮凝处理原水的性能进行对比知,自制新型复合絮凝剂的处理效果比其他单一无机高分子絮凝剂的处理效果要好。新型复合絮凝剂形成的絮体大且密实,同时沉降时间短,其除浊达98.6%;出水中铝离子浓度最低仅0.0483mg/L,相对于传统絮凝剂PAC,经自制复合絮凝剂处理后的出水铝离子含量降低了66.7%。对比两种絮凝剂处理每吨原水的成本,新型复合絮凝剂略低于传统絮凝剂PAC。 4)对新型复合絮凝剂的机理作了探析。新型复合絮凝剂中聚合氯化铝铁、壳聚糖和改性淀粉三组分之间互相复合,产生互补、协同效应。先投加的聚合氯化铝铁通过电中和作用凝聚水中胶体颗粒。后加入的壳聚糖通过吸附桥连作用将较小的絮体连结在一起,从而形成更大更致密的絮体,提高絮凝悬浮颗粒的效率。而壳聚糖与改性淀粉通过络合作用络合水中的铝离子,降低出水中铝离子的含量,最终使得新型复合絮凝剂同时具备高效絮凝和“低铝”的特性。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:R123.1

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