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直接染料废水絮凝脱色规律及机理的初步研究

作　者: 刘浩
导　师: 张跃军
学　校: 南京理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 直接染料废水无机盐聚季铵盐絮凝剂脱色特征黏度阳离子度
分类号: X788
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

本文对直接染料模拟废水进行了絮凝脱色研究和机理分析。用4种无机絮凝剂(PAC、PFS、FS和AS)和3种阳离子均聚物(PDM、PDAC和PDMC)以及阳离子共聚物[P(AM-DAC)]分别对2种单组分直接染料模拟废水进行絮凝烧杯实验,研究絮凝剂投加量对模拟废水的脱色率、上清液的CODcr值、悬浮颗粒zeta电位等的影响。分析了絮凝剂的种类、废水的pH值、聚季铵盐的特征黏度、阳离子度、沉淀时间和染料的结构对脱色率的影响,用zeta电位和电荷量分析了其絮凝脱色机理。结果表明：在各自最佳絮凝脱色条件下,对直接红玉废水的最大脱色率分别为97%、94%、92%,89%,最大脱色率处上清液的CODcr值分别为12.5、13.4、14.2mg/L和20.4mg/L。对直接藏青废水的最大脱色率分别为96%,94%,88%和82%,最大脱色率处上清液的CODcr值分别为13.2、13.8、14.3mg/L和18.7mg/L。最佳废水pH值范围分别为8-11、7-9、10-11、6-9。对于均聚物,脱色率均随着投加量的增加先增加后降低,而zeta电位则整体呈现上升趋势。PDM、PDAC和PDMC特征黏度分别在0.57-2.98dL/g、0.84-6.88dL/g和1.50-6.16dL/g范围内,特征黏度对最大脱色率的影响不明显。当沉淀时间为2h时,最大脱色均低于85%,上清液的CODcr值基本没有变化。当延长沉淀时间至24h,最大脱色率显著提高,均高于95%以上,且最大脱色率处上清液的CODcr值为14mg/L左右。zeta电位分析表明,在最大脱色率处,悬浮颗粒仍然带负电,电中和发挥重要作用。3种均聚物的电荷量分析表明,在最大脱色率处均聚物能够提供的电荷量均分别为直接红玉和直接藏青电荷量的66%和86%。P(AM-DAC)的阳离子度为30%和50%时,最大脱色率均随着特征黏度的升高而增大；阳离子度为70%时,中等特征黏度的P(AM-DAC)絮凝脱色效果较差。当特征黏度均为7.5dL/g左右,阳离子度越高,电中和能力越强,脱色效果越好。延长沉淀时间至24h,最大脱色率显著提高,均高于95%,最大脱色率处上清液的CODcr值为15mg/L。共聚物电荷量分析表明,最大脱色率处,共聚物提供的电荷量和均聚物提供的电荷量接近。通过以上研究,初步得到絮凝剂的投加量、特征黏度、阳离子度、染料的结构和沉淀时间对絮凝脱色效果的影响规律,可为多组分废水的研究打下基础。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-21
  1.1 印染废水概述  11
  1.2 直接染料的结构和特点简介  11-12
  1.3 印染废水主要处理方法及优缺点  12-13
    1.3.1 物理法  12
    1.3.2 化学法  12-13
    1.3.3 生化法  13
  1.4 无机絮凝剂和聚季铵盐处理印染废水的研究现状  13-18
    1.4.1 典型无机絮凝剂处理印染废水的研究现状  13-15
    1.4.2 聚季铵盐处理印染废水的研究现状  15-18
    1.4.3 无机有机复合絮凝剂处理印染废水的研究现状  18
  1.5 存在的问题  18-19
  1.6 本课题的提出、研究内容及意义  19-21
    1.6.1 本课题的提出  19-20
    1.6.2 本课题的研究内容  20
    1.6.3 本课题的研究意义  20-21
2 混凝的基本原理  21-23
  2.1 压缩双电层的原理  21
  2.2 吸附电中和的原理  21
  2.3 吸附架桥和的原理  21
  2.4 卷扫网捕的原理  21-23
3 实验方案设计  23-26
  3.1 前期准备  23
    3.1.1 絮凝剂和模拟印染废水的配置  23
    3.1.2 絮凝的操作步骤  23
    3.1.3 无机和聚季铵盐投加量范围的初步探索  23
    3.1.4 优化絮凝操作条件  23
  3.2 无机絮凝剂絮凝脱色实验  23-24
  3.3 均聚物絮凝脱色实验  24
  3.4 共聚物絮凝脱色实验  24
  3.5 实验方案流程图  24
  3.6 结果评价方法  24-26
4 实验部分  26-54
  4.1 实验仪器和药品  26-27
  4.2 具体操作步骤  27-29
    4.2.1 絮凝剂和废水的配置  27-28
    4.2.2 絮凝的操作步骤  28
    4.2.3 絮凝剂初步投加量的确定  28
    4.2.4 基本絮凝操作条件的确定  28
    4.2.5 无机絮凝剂处理直接染料模拟废水的具体操作步骤  28-29
    4.2.6 聚季铵盐类絮凝剂处理直接染料模拟废水的具体操作步骤  29
  4.3 指标测定方法  29
    4.3.1 脱色率的测定方法  29
    4.3.2 絮团zeta电位的测定方法  29
    4.3.3 COD_(Cr)的测定方法  29
  4.4 前期探索实验  29-32
    4.4.1 初步投加量范围的探索  29-30
    4.4.2 絮凝操作条件的探索  30-31
    4.4.3 前期实验小结  31-32
  4.5 无机絮凝剂絮凝实验结果  32-38
    4.5.1 PAC絮凝实验结果  32-33
    4.5.2 PFS絮凝实验结果  33-34
    4.5.3 AS絮凝实验结果  34-36
    4.5.4 FS絮凝实验结果  36-37
    4.5.5 COD_(Cr)值的测定结果  37-38
    4.5.6 无机絮凝剂实验小结  38
  4.6 均聚物絮凝实验结果  38-47
    4.6.1 PDM絮凝实验结果  38-41
    4.6.2 PDAC絮凝实验结果  41-44
    4.6.3 PDMC絮凝实验结果  44-46
    4.6.4 COD_(Cr)值的测定结果  46-47
    4.6.5 均聚物絮凝实验小结  47
  4.7 共聚物絮凝实验结果  47-54
    4.7.1 50%阳离子度P(AM-DAC)絮凝实验结果  47-50
    4.7.2 30%阳离子度P(AM-DAC)絮凝实验结果  50-51
    4.7.3 70%阳离子度P(AM-DAC)絮凝实验结果  51-53
    4.7.4 共聚物絮凝实验小结  53-54
5 问题讨论  54-62
  5.1 均聚物电荷量分析  54-55
  5.2 阳离子度对絮凝脱色性能的影响  55-60
    5.2.1 低特征黏度时共聚物阳离子度对絮凝脱色性能的影响  55-57
    5.2.2 中特征黏度时共聚物阳离子度对絮凝脱色性能的影响  57-58
    5.2.3 高特征黏度时共聚物阳离子度对絮凝脱色性能的影响  58-60
  5.3 无机和有机絮凝脱色性能比较  60-62
6 结论  62-63
7 展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-70
附录  70-71

直接染料废水絮凝脱色规律及机理的初步研究

内容摘要

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