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絮体特性与消毒副产物前驱物去除关系的研究

作 者: 王倩
导 师: 高宝玉
学 校: 山东大学
专 业: 环境工程
关键词: 聚合氯化铁(PFC) 聚合氯化铁(PFC)-二甲基二烯丙基氯化铵均聚物(PDMDAAC)复合混凝剂 超滤 腐植酸 黄腐酸
分类号: TU991.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


本论文选取了具有代表性的混凝剂分别对腐植酸-高岭土模拟水样和黄腐酸-高岭土模拟水样进行了混凝-氯消毒处理,综合考虑混凝和消毒的实验结果,选取了效果较好的PFC和PFC-PDMDAAC对两种水样进行了进一步处理。其中处理腐植酸模拟水样所用的复合混凝剂中Fe203和PDMDAAC的质量比为10:1,处理黄腐酸水样所用的复合混凝剂中其质量比为2:1。采用PFC和PFC-PDMDAAC对两种水样分别进行了混凝-超滤-消毒处理,研究了投加量和pH对混凝-超滤效果的影响,并分析了不同条件下消毒副产物(DBPs)前驱物的去除效果。用Mastersizer2000对混凝过程进行了在线监测,得出了絮体的粒径大小及分形维数的变化规律,分析了絮体的粒径大小、分形维数和残余絮体粒径大小对DBPs前驱物去除效果的影响。主要结论如下:(1)引入不同质量比的PDMDAAC对PFC的混凝效果和混凝机理产生了不同的影响。对于腐植酸模拟水样,PDMDAAC的加入并没有增强PFC的混凝效果,而且复合混凝剂与PFC的主要混凝机理都是卷扫网捕;对于黄腐酸模拟水样,PFC-PDMDAAC可以在较低的投加量下达到很好的混凝效果,并且电中和作用比PFC强。(2)对于腐植酸模拟水样,两种混凝剂混凝所产生絮体的特性受投加量和pH的影响相同。高投加量下,PFC和PFC-PDMDAAC产生的絮体粒度更大,结构更密实。絮体的结构特性受pH变化的影响很小,但是絮体的粒径随着pH的升高有明显的变化,酸性条有利于形成更大的絮体。(3)对于黄腐酸模拟水样,投加量和pH对两种混凝剂混凝所产生絮体的特性具有不同的影响。随着投加量的增大,PFC混凝所产生絮体的粒径逐渐增大,但是分形维数却基本不变;PFC-PDMDAAC混凝所产生絮体的粒径和分形维数都随着投加量的增大先增大后减小,并在投加量为5mg/L时达到峰值。随着pH的升高,两种混凝剂所形成的絮体粒径均逐渐增大,但是相同条件下PFC更易生成大的絮体;PFC在酸性条件下形成的絮体比碱性条件下的结构更密实,PFC-PDMDAAC在碱性条件下形成的絮体结构较密实。(4)在处理腐植酸模拟水样时,PFC和PFC-PDMDAAC的絮体特性对DBPs前驱物去除效果的影响相似。混凝过程中絮体粒径的增大对DBPs前驱物的去除效果并没有产生积极的影响。而在混凝-超滤处理过程中,DBPs前驱物的去除效果随着混凝出水中残余絮体粒径的增大而增强。絮体分形维数越大,混凝和混凝-超滤处理工艺对DBPs前驱物的去除效果越好。(5)在处理黄腐酸模拟水样时,PFC和PFC-PDMDAAC的絮体特性对DBPs前驱物的去除效果具有不同的影响。对于混凝工艺,PFC所产生絮体粒径的增大对DBPs前驱物的去除效果影响很小;PFC-PDMDAAC所产生絮体粒径的增大会增强DBPs前驱物的去除效果。对于混凝-超滤过程,DBPs前驱物的去除效果随PFC残余絮体粒径的增大而变差;PFC-PDMDAAC残余絮体粒径的增大使DBPs前驱物的去除效果增强。(6)对于两种水样,超滤过程对DBPs的生成潜能产生了不同的影响。采用PFC处理腐植酸模拟水样时,超滤膜可以有效地去除DBPs前驱物;采用PFC-PDMDAAC处理腐植酸模拟水样时,在投加量为21-30mg/L的范围内,超滤过程可以有效地去除DBPs前驱物;在投加量为12mg/L,进水pH为5.0-7.0的范围内,超滤过程增加了DBPs的生成潜势。采用PFC和PFC-PDMDAAC处理黄腐酸模拟水样时,超滤过程都增加了DBPs的生成潜势。

全文目录


摘要  12-14
Abstract  14-16
第一章 前言  16-26
  1.1 研究的目的和意义  16-17
  1.2 文献综述  17-24
    1.2.1 腐植酸黄腐酸(PFC)  17-18
    1.2.2 聚合氯化铁(PDMDAAC)  18
    1.2.3 二甲基二烯丙基氯化钱均聚物  18-19
    1.2.4 聚合铁基无机—有机复合混凝剂(PFC-PDMDAAC)  19
    1.2.5 混凝机理的研究  19-21
    1.2.6 超滤技术研究现状  21
    1.2.7 絮体分形理论  21-23
    1.2.8 絮体的生长过程  23
    1.2.9 饮用水消毒技术  23-24
  1.3 本论文需要解决的技术关键、主要研究内容与创新之处  24-26
第二章 实验材料和方法  26-31
  2.1 药剂和材料  26-27
    2.1.1 实验药剂  26
    2.1.2 实验水样  26
    2.1.3 仪器和设备  26-27
  2.2 实验方法  27-31
    2.2.1 复合混凝剂的制备  27
    2.2.2 烧杯实验  27
    2.2.3 水质指标的测定  27-28
    2.2.4 絮体Zeta电位的测定  28
    2.2.5 混凝过程絮体粒径的在线监测  28
    2.2.6 絮体分形维数的测定  28-29
    2.2.7 超滤实验  29
    2.2.8 消毒实验  29
    2.2.9 氯衰减数据的处理  29-31
第三章 混凝-超滤处理腐植酸模拟水样的效果  31-38
  3.1 混凝剂的筛选  31-32
  3.2 PFC和PFC-PDMDAAC对腐植酸混凝-超滤的效果  32-35
    3.2.1 投加量对混凝效果的影响  32-33
    3.2.2 投加量对混凝-超滤效果的影响  33
    3.2.3 pH对混凝效果的影响  33-35
    3.2.4 pH对混凝-超滤效果的影响  35
  3.3 混凝机理的探讨  35-37
  3.4 小结  37-38
第四章 氯消毒处理腐植酸水样的效果  38-48
  4.1 PFC混凝和混凝-超滤出水的消毒效果  38-42
    4.1.1 氯衰减数据的拟合  38-41
    4.1.2 消毒副产物前驱物的去除效果分析  41-42
  4.2 PFC-PDMDAAC混凝和混凝-超滤出水的消毒效果  42-47
    4.2.1 氯衰减数据的拟合  42-46
    4.2.2 消毒副产物前驱物的去除效果分析  46-47
  4.3 小结  47-48
第五章 腐植酸絮体特性与消毒副产物前驱物去除关系的研究  48-56
  5.1 絮体特性  48-50
    5.1.1 絮体的生长过程  48-49
    5.1.2 絮体的粒度与分形维数  49-50
  5.2 絮体粒度对混凝过程中消毒副产物前驱物去除效果的影响  50-52
  5.3 残余絮体粒度对混凝-超滤过程中消毒副产物前驱物去除效果的影响  52-53
  5.4 絮体的分形维数对消毒副产物前驱物去除效果的影响  53-55
  5.5 小结  55-56
第六章 混凝-超滤处理黄腐酸-高岭土模拟水样的效果  56-67
  6.1 混凝剂的筛选  56-60
    6.1.1 不同混凝剂的混凝效果比较  56-60
    6.1.2 不同混凝剂的消毒效果比较  60
  6.2 PFC和PFC-PDMDAAC对黄腐酸的混凝效果  60-64
    6.2.1 投加量对混凝效果的影响  60-61
    6.2.2 投加量对混凝-超滤效果的影响  61-62
    6.2.3 pH对混凝效果的影响  62-63
    6.2.4 pH对混凝-超滤效果的影响  63-64
  6.3 混凝机理的探讨  64-66
  6.4 小结  66-67
第七章 黄腐酸水样的消毒效果  67-72
  7.1 PFC混凝和混凝-超滤出水的消毒效果  67-69
    7.1.1 氯衰减数据的拟合  67-69
    7.1.2 消毒副产物前驱物的去除效果分析  69
  7.2 PFC-PDMDAAC混凝和混凝-超滤出水的消毒效果  69-71
    7.2.1 氯衰减数据的拟合  69-71
    7.2.2 消毒副产物前驱物的去除效果分析  71
  7.3 小结  71-72
第八章 黄腐酸絮体特性与消毒副产物前驱物去除关系的研究  72-79
  8.1 絮体特性  72-75
    8.1.1 絮体的生长过程  72-73
    8.1.2 絮体的粒度与分形维数  73-75
  8.2 絮体粒度对混凝过程中消毒副产物前驱物去除效果的影响  75-76
  8.3 残余絮体粒度对混凝-超滤过程中消毒副产物前驱物去除效果的影响  76-77
  8.4 小结  77-79
第九章 结论  79-81
参考文献  81-89
致谢  89-90
攻读硕士期间发表论文情况  90-91
学位论文评阅及答辩情况表  91

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 市政工程 > 给水工程(上水道工程) > 净水工程(给水处理)
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