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改性粘土去除水体中藻类的研究

作　者: 张聪婧
导　师: 王奎涛；谷娜
学　校: 河北科技大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 阿氏浮颤藻蒙脱土聚合氯化铝十六烷基三甲基溴化铵混凝
分类号: X52
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

近年来，蓝藻水华频频爆发，给人们的生活造成了严重影响，石家庄环城水系也发生了蓝藻水华，严重影响了景观水的观赏性。通过对环城水系水华爆发期的藻取样分析发现其优势藻种是阿氏浮颤藻。因此本课题主要研究一种能够快速絮凝去除颤藻的高效除藻材料，研究该材料的最佳絮凝条件，指导实际水体水华发生时的快速治理。改性粘土除藻技术是快速清除水体藻华爆发的有效方法，如何提高改性粘土的使用效率，提高除藻率已成为改性粘土除藻技术的主要研究方向。本课题研究了应用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚合氯化铝(PAC)复合改性蒙脱土去除水体中的颤藻，以藻液浊度去除率和叶绿素a去除率表征除藻效果，通过单因素试验和正交试验确定改性粘土去除颤藻的最佳配比、用量和操作条件，结果表明蒙脱土投加量70mg/L、PAC投加量为9mg/L、CTAB投加量0.875mg/L，蒙脱土粒径为160目，pH为8时，颤藻叶绿素a和浊度去除率分别可达到96.02%和93.90%。实验发现，单独使用PAC处理含藻水，生成的絮体较为松散，沉降效果不好，蒙脱土复合PAC比单独使用蒙脱土或PAC去除藻类的效果好，但是生成的絮体在光合作用容易返漂，加入表面活性剂CTAB后可改善这种情况。改性粘土对处于各个生长时期的藻细胞均有较好的去除效果，且对藻毒素的去除有一定作用。通过Zeta电位、生物显微镜和SEM形态表征分析了改性粘土去除颤藻的机理，改性粘土通过电荷吸附和网捕包裹作用吸附沉降藻细胞，蒙脱土经PAC和CTAB复合改性后电荷翻转，沉降絮凝藻细胞的速率增加。改性剂CTAB使藻细胞失活，抑制藻絮体重新上浮。对环城水系水质定期采样分别测定水样的pH、浊度、COD、叶绿素a等各项指标并分析，研究水体中主要水质指标和水华爆发的关系。将研究的改性粘土除藻材料应用于实际水体水华爆发的治理，处理效果颇有成效，这为蓝藻水华的治理提供了科学依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-20
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 水华概述  11-12
    1.2.1 水体的富营养化  11
    1.2.2 水体富营养化的成因特征  11
    1.2.3 水华的定义  11
    1.2.4 水华的危害  11-12
  1.3 除藻方法简介及进展  12-15
    1.3.1 物理方法  12-13
    1.3.2 化学方法  13
    1.3.3 生物方法  13-14
    1.3.4 强化混凝除藻  14
    1.3.5 混凝除藻进展  14-15
  1.4 强化混凝的方法  15-16
    1.4.1 增加混凝剂的量  15
    1.4.2 投加助凝剂  15
    1.4.3 对絮凝剂改性  15
    1.4.4 改善絮凝条件  15-16
  1.5 絮凝剂聚合氯化铝及助凝剂粘土概述  16-17
    1.5.1 絮凝剂简介  16
    1.5.2 聚合氯化铝的应用  16-17
    1.5.3 粘土及其助凝性能  17
  1.6 表面活性剂在水处理中的应用  17-18
  1.7 课题研究内容及意义  18-20
    1.7.1 研究内容  18
    1.7.2 研究意义  18-20
第2章实验材料和方法  20-28
  2.1 实验仪器及药品  20
  2.2 实验藻种及培养基  20-22
    2.2.1 实验藻种的选择  20-22
    2.2.2 培养基的配制  22
  2.3 试验中几项指标的测定方法  22-25
    2.3.1 藻细胞密度的测定  22
    2.3.2 叶绿素 a 的测定  22-23
    2.3.3 叶绿素 a 与藻密度的关系  23-24
    2.3.4 pH 值的测定  24
    2.3.5 浊度的测定  24
    2.3.6 化学需氧量  24-25
    2.3.7 藻毒素相对含量的测定  25
  2.4 实验用水及几项指标的测定  25
    2.4.1 实验配水  25
    2.4.2 原水  25
  2.5 Zeta 电位的测定  25-26
  2.6 粘土的改性方法  26
  2.7 絮凝除藻  26
  2.8 沉降速度的测定  26
  2.9 扫描电镜  26
  2.10 本章小结  26-28
第3章混凝的影响因素研究  28-44
  3.1 藻种培养方法及生长曲线的绘制  28-29
    3.1.1 藻种的培养方法  28
    3.1.2 颤藻生长曲线的绘制  28-29
  3.2 粘土矿物质的选择  29-30
  3.3 表面活性剂的筛选  30-31
  3.4 单因素影响混凝效果探讨  31-36
    3.4.1 PAC 投加量对除藻效果影响  31-32
    3.4.2 蒙脱土投加量对除藻效果影响  32-33
    3.4.3 CTAB 复合蒙脱土对除藻效果影响  33-34
    3.4.4 CTAB 复合 PAC 及蒙脱土对除藻效果影响  34
    3.4.5 藻液烧杯实验  34-35
    3.4.6 pH 对除藻效果影响  35
    3.4.7 蒙脱土目数对除藻效果影响  35-36
  3.5 最佳混凝条件的确定  36-39
    3.5.1 正交试验  36-38
    3.5.2 正交试验结果分析  38-39
    3.5.3 验证试验  39
  3.6 絮体沉降实验  39-40
  3.7 改性粘土对不同时期藻类的去除效果  40-41
  3.8 藻毒素去除效果分析  41
  3.9 本章小结  41-44
第4章混凝机理分析  44-52
  4.1 Zeta 电位分析  44-49
    4.1.1 阿氏浮颤藻在生长过程中的电位变化  44-45
    4.1.2 不同 pH 值下的电位变化  45
    4.1.3 除藻剂的 Zeta 电位分析  45-46
    4.1.4 藻絮体的 Zeta 电位  46-49
  4.2 藻细胞的絮凝效果分析  49-51
    4.2.1 改性粘土的网捕作用  49-50
    4.2.2 扫描电镜分析  50-51
  4.3 本章小结  51-52
第5章现场试验  52-58
  5.1 水质恶化规律分析  52-54
    5.1.1 水温与叶绿素 a 的相关性分析  52-53
    5.1.2 pH 值与叶绿素 a 的相关性分析  53
    5.1.3 COD 与叶绿素 a 的相关性分析  53-54
    5.1.4 浊度与叶绿素 a 的相关性分析  54
  5.2 水样烧杯实验  54-55
  5.3 现场应用  55-56
  5.4 本章小结  56-58
结论  58-60
参考文献  60-64
攻读硕士学位期间所发表的论文  64-66
致谢  66

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