耦合離子交換功能基團的絮凝劑的混凝性能和機理研究.pdf

1、混凝是一項歷史悠久且簡便實用的水處理技術(shù)，廣泛應(yīng)用于飲用水和工業(yè)廢水的處理過程?；炷Ч暮脡暮艽蟪潭壬先Q于絮凝劑的性能和用量，絮凝劑的開發(fā)從傳統(tǒng)的無機絮凝劑發(fā)展到無機高分子絮凝劑、有機高分子絮凝劑和復(fù)合型絮凝劑。絮凝劑主要依靠壓縮雙電層、吸附-電中和、吸附架橋和網(wǎng)捕卷掃作用使水中的懸浮顆粒物和憎水性的膠體脫穩(wěn)-聚集，實現(xiàn)對這類污染物的高效去除。
　　藥品及個人護理品(PPCPs)包括多種藥物成分（如抗生素、類固醇、消炎藥、止痛

2、藥、降壓藥等）、香料、化妝品、洗發(fā)水等化學(xué)物質(zhì)。由于其在日常生活中廣泛的使用和排放，導(dǎo)致其形成假性持續(xù)性現(xiàn)象，近來受到科學(xué)界和公眾廣泛關(guān)注。很多PPCPs具有分子量小，親水性強，難生物降解等特點，常規(guī)的絮凝劑和混凝過程基本不能有效地去除這類污染物，而高級氧化技術(shù)和活性炭吸附處理成本較高，操作復(fù)雜，在大規(guī)模工程水處理中的應(yīng)用范圍不如混凝。
　　國外一些研究者將離子交換和混凝過程聯(lián)用來提高小分子溶解性有機物的去除率，并取得了顯著效果。

3、本實驗室之前以硅烷偶聯(lián)劑與氯化鋁制備共價鍵型無機—有機復(fù)合高分子絮凝劑，將無機和有機組分通過硅原子連在一起，使它們能夠更好的發(fā)揮各自的優(yōu)點。通過上述方式將具有離子交換能力的官能團嫁接于絮凝劑中，從而制備出耦合離子交換功能的絮凝劑，使用這種新型絮凝劑可以在一個操作單元中完成離子交換和混凝兩種功能，從而高效地去除溶解性有機物。
　　本文將帶有季銨基團的有機組分通過硅烷偶聯(lián)劑以共價鍵構(gòu)筑到無機絮凝劑中，制備了耦合離子交換功能的絮凝劑(F

4、IEX)。在總鋁濃度(AlT)為0.2 mol/L時，F(xiàn)IEX在Si/Al摩爾比為0.6、B值為2.5時能依然保持穩(wěn)定。與常規(guī)的硅鋁復(fù)合絮凝劑相比，F(xiàn)IEX保持穩(wěn)定的Si/Al摩爾比上限和B值上限有了大幅地提高。由紅外光譜可知，F(xiàn)IEX中有機組分和無機組分通過共價鍵結(jié)合，季銨基團以共價鍵嫁接于絮凝劑中。
　　對FIEX絮凝劑的物理化學(xué)特征進行了研究。制得的FIEX絮凝劑均為酸性，其pH值隨著Si/Al摩爾比和B值的增大而升高;其z

5、eta電位隨著Si/Al摩爾比的增大而升高，隨著B值的增大而降低。由透射電鏡可知，F(xiàn)IEX絮凝劑的聚集體較容易形成網(wǎng)狀的密實結(jié)構(gòu)。
　　FIEX絮凝劑對常規(guī)污染物的絮凝性能優(yōu)異，同時可以高效去除水中的濁度及色度。B值和Si/Al摩爾比對FIEX絮凝劑的混凝效果有明顯影響。FIEX絮凝劑可高效去除水中的水楊酸(SA)，而常規(guī)絮凝劑（PAC和PASiC）對這種小分子親水性有機物幾乎不能去除。FIEX絮凝劑對SA的去除效果隨著Si/Al

6、摩爾比和B值的增大而增大，去除效果基本不受體系的pH影響。在SA低濃度時，F(xiàn)IEX絮凝劑仍對其有很好的去除效果，表明該絮凝劑在廢水深度處理和飲用水處理中具有很大的應(yīng)用潛力。
　　本文通過燒杯實驗研究了FIEX去除SA的絮凝機理，說明FIEX主要依靠離子交換和混凝耦合去除SA，F(xiàn)IEX通過離子交換作用使與SA相結(jié)合，再經(jīng)混凝過程將SA從液相轉(zhuǎn)移到固相進而去除SA。另外，本文通過對比PAC、PASiC和FIEX絮凝劑的辛醇-水分配比實