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铁基生物絮凝剂的制备与应用研究

王慧敏  
【摘要】:絮凝是水处理工艺中最重要的环节之一,而絮凝剂的性能直接影响絮凝沉淀的效果,因此,研发高效、廉价、低毒性的新型絮凝剂具有重要意义。铁基生物絮凝剂因其净水效果优于传统药剂,日益受到企业界和学术界的重视。 本文针对现有制备絮凝剂方法的弊端,以七水硫酸亚铁为原料,利用氧化亚铁硫杆菌对Fe2+的催化氧化作用制得铁基生物絮凝剂(BPFS),该方法成本低、能耗小、产品稳定性高、处理效果好,具有广阔的应用前景。 本研究首先开展了极端酸性条件下氧化亚铁硫杆菌自然选育实验,考察了pH、温度、接种量等对原始菌种的影响,结果表明在pH2.0、温度30℃、接种量10%的条件下菌种有较高的氧化活性。然后从最适宜菌种生长的条件(pH2.0,培养基中Fe2+含量为9g/L,(NH4)2SO4为3g/L)出发,经过定向培育(驯化)获得在低pH(1.5),高Fe2+含量(45g/L)以及低(NH4)2SO4含量(0.5g/L)条件下的高效菌种,制得BPFS产品,其pH为1.5-2.2,每升全铁含量为43.87-45.24g,盐基度为17.5%-22.7%。 对絮凝剂BPFS的絮凝性能研究表明:该产品有较宽的pH值适用范围5-9,当水样pH为8,投药量为1.25mL/100mL,搅拌强度为50-100r/min,沉降时间为20min时,其除浊率优于聚合硫酸铁(PFS),且形成矾花大、沉降快。 探讨了絮凝剂BPFS的实际废水处理能力。表明BPFS可以有效的去除景观湖水中70%以上的COD,对染料废水脱色率达90%,对含锌废水中Zn2+的去除率达99%,且净水效果均优于PFS和聚合氯化铝(PAC),具有良好的应用前景。 利用X射线衍射(XRD)、红外图谱、扫描电镜和GC-MS对BPFS的基本性质、结构进行分析,证明BPFS是多羟基高分子聚合物,BPFS的挥发性代谢产物含有较多的酯类、酰胺类以及烷烃类化合物及少量的生物碱类、苯类等。絮凝机理研究表明,其优良的絮凝效果是电性中和、吸附架桥和网捕卷扫等协同作用的结果。


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