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基于钛盐的无机高分子复合絮凝剂的制备及其结构和性能研究

作　者: 刘娟
导　师: 刘红
学　校: 武汉科技大学
专　业: 环境工程
关键词: 聚硅硫酸钛铝聚硅硫酸钛铁作用机理混凝性能
分类号: X703.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 40次
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内容摘要

基于新型絮凝剂聚硅硫酸钛(PTSS)的亲生物性,制备了多种基于钛盐的无机高分子复合絮凝剂(Ti-IPF)。筛选出适合工业化应用的聚硅硫酸钛铝(PTAS)和聚硅硫酸钛铁(PTFS)。通过实验得出合成PTAS和PTFS的最佳配比分别为n(Ti+Al):n(Si)=1:3、n(Ti):n(Al)=1:5和n(Ti+Fe):n(Si)=1:3、n(Ti):n(Fe)=1:5。采用X-射线衍射、红外光谱、紫外漫反射光谱分析了PTSS、PTAS与PTFS的成键情况。分析表明:PTSS、PTAS与PTFS均具有框架钛结构(Ti-O-Si)。其中,PTSS是以Ti-O-Si作为骨架单元,与聚硅酸键合形成高分子分枝长链结构,分子量大。最佳配比的PTAS中的Ti4+、Al3+和PTFS中的Ti4+、Fe3+分别取代Si-O-Si中的Si或通过金属离子水解形成的表面的羟基与聚硅酸的Si-O-Si结合,形成具有一定分子量的分枝链状结构单元,分子量较聚硅酸大。通过絮凝剂PTSS、PTAS与PTFS聚合过程中的粒度变化以及Zeta电位测定,推断出PTSS的混凝机理主要是高分子链的架桥网捕与络合物表面的羟基吸附作用。而PTAS和PTFS的混凝机理主要是吸附电中和与络合物表面的羟基吸附网捕卷扫作用,桥联网捕作用均起辅助作用。论文通过对模拟江水、乳化油废水和磷化废水的混凝实验表明:模拟江水的初始pH值为5.26～9.32、PTFS的投加量为0.3mmol/L时,除浊率达到99.8%。乳化油废水的初始pH值为7.15,PTAS和PTFS的投加量为0.4mmol/L时,对乳化油废水的除浊率分别达到92.5%和99.8%,CODCr的去除率分别达到99.6%和99.3%。采用中和絮凝沉淀法,磷化废水的最佳pH值中和至10.18时,总磷去除率达到99.8%。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章前言  8-15
  1.1 无机高分子絮凝剂的研究进展  8-11
    1.1.1 无机絮凝剂的分类  8-9
    1.1.2 无机高分子阳离子絮凝剂  9-10
    1.1.3 无机高分子阴离子絮凝剂  10
    1.1.4 无机高分子复合型絮凝剂  10-11
  1.2 凝聚-絮凝理论  11-13
    1.2.1 凝聚-絮凝理论的发展  11
    1.2.2 凝聚-絮凝类型及作用机理  11-13
  1.3 本论文研究目的、主要内容和创新点  13-15
    1.3.1 研究的目的和意义  13-14
    1.3.2 研究的主要内容  14
    1.3.3 论文创新点  14-15
第二章实验材料和实验方法  15-18
  2.1 实验药剂与设备  15
  2.2 实验方法及实验水样  15-16
    2.2.1 混凝实验  15
    2.2.2 实验水样  15-16
    2.2.3 实验水质指标的测定方法  16
  2.3 实验表征方法  16-18
    2.3.1 X 射线衍射仪（XRD）法  16
    2.3.2 紫外连续扫描光谱的测定方法  16
    2.3.3 絮凝剂形貌观测方法  16
    2.3.4 粒度的测量  16-17
    2.3.5 红外光谱测定方法  17
    2.3.6 Zeta 电位测定方法  17-18
第三章基于钛盐的无机高分子絮凝剂（Ti-IPF）的结构及作用机理  18-33
  3.1 Ti-IPF 系列絮凝剂絮凝剂的制备与筛选  18-19
    3.1.1 Ti-IPF 系列絮凝剂的制备方法  18
    3.1.2 Ti-IPF 系列絮凝剂的筛选  18-19
  3.2 Ti-IPF 系列絮凝剂的结构及机理分析  19-31
    3.2.1 扫描电镜（SEM）分析  19-21
    3.2.2 X-射线衍射（XRD）分析  21-22
    3.2.3 紫外/可见吸收（UV/Vis）扫描曲线图谱分析  22-25
    3.2.4 红外光谱分析  25-28
    3.2.5 激光粒度原位分析  28-30
    3.2.6 Zeta 电位分析  30-31
    3.2.7 反应机理讨论  31
  3.3 小结  31-33
第四章Ti-IPF 系列絮凝剂的净水性能研究  33-43
  4.1 模拟江水的混凝实验研究  33-36
    4.1.1 处理模拟江水的目的和意义  33
    4.1.2 模拟江水混凝实验结果与分析  33-36
  4.2 乳化油废水的混凝实验研究  36-39
    4.2.1 处理乳化油废水的目的和意义  36-37
    4.2.2 乳化油废水处理的实验结果与分析  37-39
  4.3 基于钛盐的无机高分子絮凝剂用于磷化废水的处理应用  39-42
    4.3.1 处理磷化废水的目的和意义  39-40
    4.3.2 磷化废水处理的实验结果与分析  40-42
  4.4 小结  42-43
第五章结论  43-44
参考文献  44-48
致谢  48-49
攻读研究生期间发表的论文  49

基于钛盐的无机高分子复合絮凝剂的制备及其结构和性能研究

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