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聚合硅酸硫酸铝的合成及性能研究

作　者: 程建萍
导　师: 施善友
学　校: 合肥工业大学
专　业: 应用化学
关键词: 混凝剂聚合硅酸硫酸铝(PSAS) 混凝机理污水处理
分类号: TQ317
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

目前在污水处理领域中应用最普遍且成本较低的方法是混凝沉淀法，而影响混凝沉淀处理效果的关键因素是混凝剂的性能。因此，研制和开发高效能、低毒无公害、低能耗、低成本的新型混凝剂就显得非常重要。本文首先对混凝剂的研究与进展进行了全面的综述，详细介绍了无机混凝剂的研究状况，并着重介绍了无机高分子混凝剂聚合硅酸硫酸铝（PSAS）的研究进展。本论文中PSAS的合成是将硫酸铝引入到聚硅酸当中，同时添加稳定剂X。采用的是常温慢速滴定法：将不同Al³⁺／Si摩尔比的硫酸铝溶液滴入聚硅酸中，添加微量的稳定剂X，快速搅拌1min后，测量混合液的pH值；然后将0.5M NaOH溶液滴定到混合液中，得到所要的碱化度B；在滴定NaOH溶液过程中，655Dosimat微型滴定仪记录整个的pH变化，快速搅拌以保证得到均匀的溶液；最后将混合液密封，在恒温水浴中使其陈化一段时间，即得不同Al³⁺／Si摩尔比、不同B的聚合硅酸硫酸铝产品（PSAS）。本文考察了合成因素：硅酸钠的活化pH值、SiO₂含量以及温度对聚硅酸合成的影响；考察了原料硫酸铝与硅酸钠的Al³⁺／Si摩尔比、碱化度B对PSAS的混凝效果和稳定性的影响；考察了陈化时间对PSAS的混凝效果的影响。并将Al³⁺／Si摩尔比、活化pH值、碱化度B、陈化时间等因素通过正交实验，得出最佳的PSAS合成工艺。利用IR和XRD测试手段对所合成的PSAS进行表征，分析其结构特点；为了进一步认识PSAS的混凝机理，将硫酸铝和聚硅酸分开投加做混凝效果实验，与PSAS的混凝效果对比实验，从具体实验推测PSAS中的硫酸铝和聚硅酸之间发生了强化混凝效果的反应。通过改变高岭土悬浊液中的微粒粒径大小、浊液浓度、浊液pH值、搅拌条件以及水温等实验条件进行模拟浊水净化效果实验，测量PSAS的除浊率、脱色率，并跟踪拍摄了PSAS净水效果的过程，分析和研究了这些因素对PSAS混凝过程的影响规律。

全文目录

第一章绪论  12-23
  1.1 课题的背景及意义  12-13
  1.2 混凝剂的类型及比较  13-17
    1.2.1 无机混凝剂  13-16
    1.2.2 有机混凝剂  16
    1.2.3 无机-有机复合混凝剂  16-17
    1.2.4 微生物混凝剂  17
  1.3 聚硅酸铝混凝剂的研制及发展  17-20
    1.3.1 聚硅酸作为助凝剂  17-18
    1.3.2 聚硅酸铝盐混凝剂的研究进展  18-20
  1.4 课题的提出  20-21
  1.5 课题研究的主要内容  21-23
第二章实验部分  23-30
  2.1 仪器和试剂  23-24
    2.1.1 主要仪器和设备  23-24
    2.1.2 实验试剂  24
  2.2 实验方法  24-30
    2.2.1 检测方法  24-26
    2.2.2 合成方法  26-28
    2.2.3 混凝实验  28-30
第三章 PSAS合成中各因素对其性能的影响  30-39
  3.1 合成条件对PSAS混凝性能的影响  30-32
    3.1.1 活化pH值对硅酸聚合过程的影响  30-31
    3.1.2 SiO_2含量对硅酸聚合过程的影响  31
    3.1.3 温度对硅酸聚合过程的影响  31-32
  3.2 原料的配比对PSAS性能的影响  32-34
    3.2.1 Al~(3+)／Si比对PSAS混凝效果的影响  32-33
    3.2.2 Al~(3+)／Si比对PSAS稳定性的影响  33-34
  3.3 碱化度B对PSAS混凝效果的影响  34-35
  3.4 陈化时间对PSAS混凝效果的影响  35
  3.5 正交实验  35-38
    3.5.1 影响PSAS混凝效果的合成工艺条件优化正交实验  35-37
    3.5.2 影响PSAS稳定性的合成工艺条件优化正交实验  37-38
  3.6 本章小结  38-39
第四章混凝剂PSAS的结构及混凝机理  39-49
  4.1 表征  39-41
    4.1.1 红外光谱(IR)测定PSAS结构  39-40
    4.1.2 X-射线衍射仪(XRD)测定PSAS结构方法  40-41
  4.2 混凝机理  41-46
    4.2.1 污水中微粒的稳定性  41-45
    4.2.2 混凝机理  45-46
  4.3 PSAS混凝机理的推测  46-48
  4.4 本章小结  48-49
第五章混凝剂PSAS的模拟净水应用实验  49-62
  5.1 高岭土悬浮液的稳定性  49-50
  5.2 高岭土悬浮液的性质对PSAS混凝效果的影响  50-54
    5.2.1 高岭土悬浊液中微粒的粒径大小对PSAS混凝效果的影响  50
    5.2.2 高岭土悬浊液浓度对PSAS混凝效果的影响  50-51
    5.2.3 高岭土悬浊液pH值对混凝混凝效果的影响  51-52
    5.2.4 PSAS对低温低浊度水的混凝效果  52-54
  5.3 使用方法对PSAS混凝效果的影响  54-57
    5.3.1 投药量对PSAS混凝效果的影响  54-55
    5.3.2 搅拌条件对PSAS混凝效果的影响  55-57
  5.4 PSAS的除浊效果图  57-59
  5.5 PSAS对单色试液的脱色效果  59-60
  5.6 水中残留铝的脱除  60-61
  5.7 本章小结  61-62
第六章总结和建议  62-64
  6.1 全文总结  62-63
  6.2 论文的创新之处  63
  6.3 进一步研究的工作  63-64
参考文献  64-66

聚合硅酸硫酸铝的合成及性能研究

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