耦合離子交換功能基團(tuán)的絮凝劑的混凝性能和機(jī)理研究.pdf

1、混凝是一項(xiàng)歷史悠久且簡(jiǎn)便實(shí)用的水處理技術(shù)，廣泛應(yīng)用于飲用水和工業(yè)廢水的處理過程?；炷Ч暮脡暮艽蟪潭壬先Q于絮凝劑的性能和用量，絮凝劑的開發(fā)從傳統(tǒng)的無機(jī)絮凝劑發(fā)展到無機(jī)高分子絮凝劑、有機(jī)高分子絮凝劑和復(fù)合型絮凝劑。絮凝劑主要依靠壓縮雙電層、吸附-電中和、吸附架橋和網(wǎng)捕卷掃作用使水中的懸浮顆粒物和憎水性的膠體脫穩(wěn)-聚集，實(shí)現(xiàn)對(duì)這類污染物的高效去除。
　　藥品及個(gè)人護(hù)理品(PPCPs)包括多種藥物成分（如抗生素、類固醇、消炎藥、止痛

2、藥、降壓藥等）、香料、化妝品、洗發(fā)水等化學(xué)物質(zhì)。由于其在日常生活中廣泛的使用和排放，導(dǎo)致其形成假性持續(xù)性現(xiàn)象，近來受到科學(xué)界和公眾廣泛關(guān)注。很多PPCPs具有分子量小，親水性強(qiáng)，難生物降解等特點(diǎn)，常規(guī)的絮凝劑和混凝過程基本不能有效地去除這類污染物，而高級(jí)氧化技術(shù)和活性炭吸附處理成本較高，操作復(fù)雜，在大規(guī)模工程水處理中的應(yīng)用范圍不如混凝。
　　國外一些研究者將離子交換和混凝過程聯(lián)用來提高小分子溶解性有機(jī)物的去除率，并取得了顯著效果。

3、本實(shí)驗(yàn)室之前以硅烷偶聯(lián)劑與氯化鋁制備共價(jià)鍵型無機(jī)—有機(jī)復(fù)合高分子絮凝劑，將無機(jī)和有機(jī)組分通過硅原子連在一起，使它們能夠更好的發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。通過上述方式將具有離子交換能力的官能團(tuán)嫁接于絮凝劑中，從而制備出耦合離子交換功能的絮凝劑，使用這種新型絮凝劑可以在一個(gè)操作單元中完成離子交換和混凝兩種功能，從而高效地去除溶解性有機(jī)物。
　　本文將帶有季銨基團(tuán)的有機(jī)組分通過硅烷偶聯(lián)劑以共價(jià)鍵構(gòu)筑到無機(jī)絮凝劑中，制備了耦合離子交換功能的絮凝劑(F

4、IEX)。在總鋁濃度(AlT)為0.2 mol/L時(shí)，F(xiàn)IEX在Si/Al摩爾比為0.6、B值為2.5時(shí)能依然保持穩(wěn)定。與常規(guī)的硅鋁復(fù)合絮凝劑相比，F(xiàn)IEX保持穩(wěn)定的Si/Al摩爾比上限和B值上限有了大幅地提高。由紅外光譜可知，F(xiàn)IEX中有機(jī)組分和無機(jī)組分通過共價(jià)鍵結(jié)合，季銨基團(tuán)以共價(jià)鍵嫁接于絮凝劑中。
　　對(duì)FIEX絮凝劑的物理化學(xué)特征進(jìn)行了研究。制得的FIEX絮凝劑均為酸性，其pH值隨著Si/Al摩爾比和B值的增大而升高;其z

5、eta電位隨著Si/Al摩爾比的增大而升高，隨著B值的增大而降低。由透射電鏡可知，F(xiàn)IEX絮凝劑的聚集體較容易形成網(wǎng)狀的密實(shí)結(jié)構(gòu)。
　　FIEX絮凝劑對(duì)常規(guī)污染物的絮凝性能優(yōu)異，同時(shí)可以高效去除水中的濁度及色度。B值和Si/Al摩爾比對(duì)FIEX絮凝劑的混凝效果有明顯影響。FIEX絮凝劑可高效去除水中的水楊酸(SA)，而常規(guī)絮凝劑（PAC和PASiC）對(duì)這種小分子親水性有機(jī)物幾乎不能去除。FIEX絮凝劑對(duì)SA的去除效果隨著Si/Al

6、摩爾比和B值的增大而增大，去除效果基本不受體系的pH影響。在SA低濃度時(shí)，F(xiàn)IEX絮凝劑仍對(duì)其有很好的去除效果，表明該絮凝劑在廢水深度處理和飲用水處理中具有很大的應(yīng)用潛力。
　　本文通過燒杯實(shí)驗(yàn)研究了FIEX去除SA的絮凝機(jī)理，說明FIEX主要依靠離子交換和混凝耦合去除SA，F(xiàn)IEX通過離子交換作用使與SA相結(jié)合，再經(jīng)混凝過程將SA從液相轉(zhuǎn)移到固相進(jìn)而去除SA。另外，本文通過對(duì)比PAC、PASiC和FIEX絮凝劑的辛醇-水分配比實(shí)