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铝盐絮凝剂絮体形态特性研究

作　者: 张志军
导　师: 南军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 市政工程
关键词: 分形理论颗粒分布流动电流粒度分形维数
分类号: TU991.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 342次
引　用: 2次
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内容摘要

在给水处理中,絮凝的效果直接影响着后续处理如沉淀、过滤等工艺单元的处理效果。关于絮凝的理论基础在国外研究得比较多。但在过去的研究中,人们大都是将水中的胶体颗粒抽象为球形,用己有的胶体化学理论去加以解释并在理论推导中引入颗粒系数加以修正,这与实际实验所观察到的现象有较大的差别,从理论上说是很不完善的。本课题以水中腐殖酸有机物和高岭土颗粒为去除对象,采用流动电流检测器、在线电子摄像设备对铝盐絮体的动态絮凝形态变化过程进行了在线检测和分析。并设计了大量实验,分别对硫酸铝和聚合氯化铝(PAC)絮凝剂,在变化水力条件和投药量的基础上分析了絮凝过程中的流动电流值和絮体分形维数变化规律。实验结果表明:在本实验的各种条件下,絮体的分形维数都在1.2~1.8之间,且数据点的相关性很好,说明絮体的形成具有“分形”特征。与流动电流变化值联合分析表明:硫酸铝絮凝剂以压缩双电层和电中和为主要作用机理,絮凝效果受胶体电位变化影响较大;而聚合氯化铝(PAC)絮凝剂同时伴随有电中和与吸附-架桥作用,絮凝效果受絮体形态变化影响较大。同时把颗粒检测技术应用到絮凝动态过程的检测中,研究了不同实验条件下絮凝各阶段的颗粒分布情况。通过实验表明:颗粒计数器能够较好表现出絮凝过程中的粒径分布变化。同时得出慢搅后期的颗粒总数变化与絮凝效果的相关性很好,利用颗粒计数设备能够反映沉后水水质的情况。首次把分形理论引入到絮体颗粒分析中,利用粒度分布函数来计算絮凝过程中的分形维数,验证了絮凝过程中絮体的粒径分布同样存在分形特征,求解出的粒度分形维数同样能很好的反映絮凝效果的变化。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 混凝过程简介  10-14
    1.2.1 胶体的性质  10-11
    1.2.2 混凝的概念与其过程模型  11-14
  1.3 国内外絮凝工艺理论基础的研究现状及发展趋势  14-15
  1.4 主要研究内容  15-17
    1.4.1 目的和意义  15-16
    1.4.2 主要内容  16
    1.4.3 课题来源  16-17
第2章实验仪器及主要检测方法  17-38
  2.1 实验介绍  17-22
    2.1.1 实验设备及仪器  18
    2.1.2 主要实验仪器技术参数  18-21
    2.1.3 实验的流程  21-22
  2.2 实验中应用的检测方法  22-29
    2.2.1 流动电流检测技术  22-23
    2.2.2 分形理论  23-26
    2.2.3 颗粒检测分析技术  26-29
  2.3 实验数据的选取和分析方法  29-37
    2.3.1 最佳投药量的确定  29-31
    2.3.2 最佳水力条件的确定  31-33
    2.3.3 分形维数计算方法的选择  33-37
    2.3.4 颗粒计数器各粒径段的设置  37
  2.4 本章小结  37-38
第3章硫酸铝絮凝动态过程研究  38-55
  3.1 实验过程  38
  3.2 实验数据  38-40
  3.3 絮凝过程中的流动电流变化  40-42
    3.3.1 水力条件改变对流动电流的影响  40
    3.3.2 改变投药量对流动电流值的影响  40-42
  3.4 絮凝过程中絮体形态的研究  42-49
    3.4.1 水力条件对分形维数的影响  42-46
    3.4.2 投药量对分形维数的影响  46-49
  3.5 絮凝过程中颗粒数量及大小变化的分析  49-53
    3.5.1 水力条件对颗粒数量及大小的影响  49-50
    3.5.2 投药量对颗粒数量及大小的影响  50-53
  3.6 本章小结  53-55
第4章 PAC絮凝动态过程研究  55-74
  4.1 实验过程  55
  4.2 实验数据  55-58
  4.3 絮凝过程中的流动电流变化  58-60
    4.3.1 水力条件改变对流动电流的影响  58
    4.3.2 改变投药量对流动电流值的影响  58-59
    4.3.3 不同浊度原水条件下流动电流对沉后水浊度的反映  59-60
  4.4 絮凝过程中絮体形态的研究  60-68
    4.4.1 水力条件对分形维数的影响  60-64
    4.4.2 投药量对分形维数的影响  64-67
    4.4.3 不同浊度原水条件下絮体分形维数的变化  67-68
  4.5 絮凝过程中颗粒数量及大小变化的分析  68-72
    4.5.1 水力条件对颗粒数量及大小的影响  68-69
    4.5.2 投药量对颗粒数量及大小的影响  69-72
  4.6 本章小结  72-74
第5章铝盐絮凝剂絮体形态特性  74-88
  5.1 絮凝过程形态分析  74-80
    5.1.1 铝盐的水解过程  74-76
    5.1.2 絮凝过程中硫酸铝和PAC动电特性的差异  76-77
    5.1.3 絮凝过程中硫酸铝和PAC絮凝形态的差异  77-80
  5.2 引入分形维数的絮体粒径分布规律  80-86
    5.2.1 利用粒度分布法求解絮体分形维数  80-81
    5.2.2 絮体粒径分布分形特征研究  81-86
  5.3 本章小结  86-88
结论  88-89
参考文献  89-94
致谢  94

铝盐絮凝剂絮体形态特性研究

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