納米Al13的混凝行為、絮體特性及對膜污染的影響研究.pdf

1、本論文在綜合國內(nèi)外大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，基于新型納米Al13混凝研究的應(yīng)用前景，對Al13的混凝行為和效果進(jìn)行系統(tǒng)、深入的研究。同時，對納米Al13形成的絮體特性，包括絮體粒徑、強(qiáng)度、再生能力以及分形結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。另外基于目前混凝/超濾聯(lián)合工藝的發(fā)展現(xiàn)狀和研究背景，將Al13應(yīng)用于混凝/超濾工藝中，探索了其對出水水質(zhì)和膜污染的影響。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　 1、采用預(yù)水解Al13對模擬染料廢水、腐植酸(HA)模擬

2、水樣和黃河實(shí)際水樣進(jìn)行混凝處理，并通過脫色率、濁度、UV254以及DOC等指標(biāo)的測定來對Al13的混凝效果進(jìn)行評價。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:Al13形態(tài)具有穩(wěn)定性及高正電荷性，在低投加量下能夠有效發(fā)揮吸附電中和作用，混凝效果較Al2(SO4)3或PACl好;在高投加量下的混凝效果同其它鋁鹽混凝劑相似。在水樣pH變化時，Al13的混凝行為和效果較其它鋁鹽混凝劑(Al2(SO4)3或PACl）穩(wěn)定;Al13在處理黃河水樣時對親水性小分子有機(jī)物的去除效

3、果較PACl好。
　　 2、采用透光率脈動檢測技術(shù)和激光粒度散射技術(shù)對混凝動態(tài)過程進(jìn)行監(jiān)測，并通過對絮體d50、強(qiáng)度因數(shù)、恢復(fù)因數(shù)等指標(biāo)的計算來評價Al13形成的絮體特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:與其它鋁鹽混凝劑相比，預(yù)水解Al13在投入水體后能迅速發(fā)揮作用，絮體生長速度快，且形成的絮體特性受pH的影響較小。處理直接紫模擬染料廢水時，與PACl相比，在投加量相同的條件下，Al13形成的絮體顆粒較小，但密實(shí)性較高，沉降性能好。Al13處理分

4、散黃棕時形成的絮體顆粒破碎后較易再生。處理HA模擬水樣時，與PACl相比，Al13在低投加量時形成的絮體粒徑較大，當(dāng)投加量增大時，HA-Al13絮體的粒徑小于HA-PACl的粒徑。處理黃河水樣時，鋁鹽混凝劑形成的絮體大小順序?yàn)?Al2(SO4)3＞PACl＞Al13。處理HA和黃河水樣時，在相同的投加量和剪切力下，Al13絮體均比其它鋁鹽混凝劑形成的絮體的抗剪切能力強(qiáng)，破碎后的恢復(fù)能力高。
　　 3、采用小角激光散射法測定了不同

5、鋁鹽混凝劑在處理HA模擬水樣和黃河水樣時形成絮體的分形結(jié)構(gòu)并進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:鋁鹽混凝劑在酸性和弱酸性條件下形成的絮體較密實(shí)，在堿性條件下形成的絮體較松散。與PACl相比，相同投加量下Al13形成的絮體分形維數(shù)較大。在混凝過程中，絮體分形維數(shù)隨混凝時間先顯著增加，然后逐漸趨于穩(wěn)定。絮體破碎再生后，分形維數(shù)增大，結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，且在低投加量和低pH下絮體分形維數(shù)的增加更顯著。與PACl相比，Al13形成的絮體在破碎后分形維數(shù)的增長更明

6、顯。
　　 4、采用單次投加和分次投加兩種投藥方式對HA水樣進(jìn)行混凝，并通過對UV254和zeta電位的測定，比較兩種投藥方式的混凝效果并探討二次投加混凝劑的混凝機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在總投藥量相等的前提下，采用二次投加方式能夠在一定程度上提高傳統(tǒng)單次投加混凝工藝的出水水質(zhì)。在絮體破碎后二次投入的Al13，既發(fā)揮電中和作用，又發(fā)揮吸附架橋和共沉淀作用;且二次投加的Al13混凝劑，能夠更有效提高絮體破碎后的再生能力。當(dāng)Al13的二次

7、投加量在等電點(diǎn)附近時，絮體再生能力最強(qiáng)，出水效果最好。絮體破碎后，適當(dāng)投加Al13混凝劑可以增加絮體的分形維數(shù)。由于PACl的正電荷較Al13低，所以二次投加的PACl電中和作用較弱，主要是通過吸附架橋和共沉淀發(fā)揮作用，對絮體分形結(jié)構(gòu)的影響不明顯。Al13和PACl采用二次投加方式均能夠減輕高速剪切力對絮體的破碎程度。
　　 5、將Al13應(yīng)用于混凝（沉淀）/超濾和混凝/超濾工藝中對HA水樣進(jìn)行處理，并通過測定UV254的去除率

8、及膜通量下降來評價Al13混凝出水對后續(xù)超濾工藝的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:Al13在混凝（沉淀）/超濾和混凝/超濾工藝中對HA的去除效率與PACl相似，只在投加量很低時，對HA的去除率較PACl高。在混凝（沉淀）/超濾工藝中，與PACl相比，Al13混凝出水引起的過膜總阻力較小，膜通量較大;而在混凝—超濾工藝中，Al13混凝出水引起的吸附阻力和濾餅層阻力較大，膜通量小于Al2(SO4)3和PACl混凝出水的通量?；炷^程中絮體破碎再生后，A

9、l13出水的過膜通量變化最小，而Al2(SO4)3混凝出水受絮體破碎影響最大。絮體破碎程度越高，混凝出水引起的膜通量越低。長時間絮體破碎能夠進(jìn)一步增大濾餅層阻力，降低膜通量。采用Al2(SO4)3為混凝劑時，混凝—超濾膜通量受剪切時間的影響最嚴(yán)重，而Al13混凝出水引起的膜通量幾乎不受混凝過程中破碎時間的影響。
　　 6、將聚硅鋁鹽混凝劑應(yīng)用于混凝/超濾工藝中，并將其對超濾工藝的影響與鋁鹽混凝劑對比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:與鋁鹽混凝劑相