新型凝膠法制備聚合氯化鋁及含藻水體中dEOM和bEOM的混凝去除研究.pdf

1、水體富營(yíng)養(yǎng)化引起的水華對(duì)飲用水安全構(gòu)成了較大威脅。這種威脅不僅來(lái)自于藻類過(guò)量繁殖，更來(lái)自于其所產(chǎn)胞外有機(jī)物（EOM）。含藻水體中EOM的去除應(yīng)引起廣泛關(guān)注?；炷ㄊ秋嬘盟幚磉^(guò)程中十分重要的工藝。研究混凝法對(duì)EOM的去除效率及機(jī)理具有實(shí)際意義?；炷齽┦腔炷ǖ暮诵?，且混凝劑性能好壞直接關(guān)系到混凝處理效率。聚合氯化鋁（PAC）是最常用的混凝劑，其市場(chǎng)需求量巨大。但現(xiàn)有PAC工業(yè)制備方法存在不足，有必要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。本論文采用新型凝膠法制備

2、了PAC溶液，分析了其鋁形態(tài)分布、穩(wěn)定性、混凝效率等產(chǎn)品性能，并優(yōu)化了其制備條件。論文還進(jìn)一步研究了活性氫氧化鋁凝膠對(duì)PAC產(chǎn)品性能的影響。在PAC混凝處理含藻水體中EOM的研究中，論文對(duì)比了PAC2.0對(duì)溶解型胞外有機(jī)物（dEOM）和粘附型胞外有機(jī)物（bEOM）的混凝去除效果，探究了dEOM、bEOM在藻類混凝去除過(guò)程中的作用，分析了dEOM、bEOM與PAC的相互作用及相關(guān)混凝機(jī)理。為了驗(yàn)證PAC對(duì)dEOM的混凝處理效果，論文將自制

3、PAC用于實(shí)際含藻湖泊水的處理中。論文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：
　　①新型凝膠法制備PAC的過(guò)程為：首先，氫氧化鋁固體與氫氧化鈉在100℃下充分反應(yīng)，得到鋁酸鈉溶液；然后，根據(jù)設(shè)定的鹽基度加入鹽酸溶液；最后，待酸溶過(guò)程中產(chǎn)生的活性氫氧化鋁凝膠溶解后，即得PAC溶液。此方法制得的PAC2.0具有最高的 Alb、Al13含量和最好的混凝性能，繼續(xù)提高鹽基度將導(dǎo)致產(chǎn)品性能的下降。在制備過(guò)程中，增加酸溶溫度可減少PAC制備時(shí)間。但在常溫

4、下酸溶制備PAC能大大降低生產(chǎn)能耗，且更具有實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)價(jià)值。不同的酸溶溫度對(duì)應(yīng)不同的最優(yōu)加熱時(shí)間，超過(guò)最優(yōu)加熱時(shí)間，Alb含量反而下降。適中的鹽酸濃度將更有利于新型凝膠法制備PAC。
　?、谠谛滦湍z法制備PAC過(guò)程中，適量的添加活性氫氧化鋁凝膠可提高Alb含量。而在PAC陳化過(guò)程中，加入活性氫氧化鋁凝膠有促進(jìn)鋁水解的作用。加入的活性氫氧化鋁凝膠會(huì)在初期增加Alb含量，但隨后Alb含量開(kāi)始下降。且活性氫氧化鋁凝膠加入量越大、PA

5、C初始陳化時(shí)間越長(zhǎng)，Alb含量下降越明顯。活性氫氧化鋁凝膠降低了PAC的處理效率，但減輕了過(guò)量投加混凝劑時(shí)造成的處理效果惡化和殘余鋁濃度超標(biāo)。
　?、墼阢~綠微囊藻不同生長(zhǎng)時(shí)期提取的dEOM和bEOM具有不同的濃度、組成和結(jié)構(gòu)。一般dEOM和bEOM的濃度會(huì)隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。dEOM具有較多含氨基的有機(jī)物，bEOMDP則具有較多含苯環(huán)的有機(jī)物。bEOM具有較寬的分子量分布，且其分子量分布基本不隨培養(yǎng)時(shí)間改變，而dEOM中大分

6、子量有機(jī)物的含量會(huì)隨著藻類培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而減少。bEOM主要由色氨酸類有機(jī)物、芳香族類有機(jī)物和少量的溶解性微生物產(chǎn)有機(jī)物構(gòu)成；而dEOM的組成在不同生長(zhǎng)時(shí)期變化較大，一些新的腐殖酸類有機(jī)物、富里酸類有機(jī)物和溶解性微生物產(chǎn)有機(jī)物隨著藻類培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而產(chǎn)生。
　?、躊AC對(duì)bEOM的去除效果較好、所需投加量較少、混凝效率較高，而其對(duì)dEOM去除效果較差，且所需的混凝劑投加量較大。dEOM和bEOM的混凝去除與疏水性有機(jī)物的去除存在一

7、定的正相關(guān)性。低分子量的有機(jī)物能被PAC有效去除，而PAC2.0對(duì)高分子量的有機(jī)物去除效果不明顯。PAC對(duì)bEOM中色氨酸類和芳香族類有機(jī)物有較好的去除效果。PAC對(duì)不同dEOM和bEOM中溶解性微生物產(chǎn)有機(jī)物的混凝去除效果相差較大。dEOM和bEOM上的O-H、N-H、C-N和C-O活性基團(tuán)與Al(Ⅲ)有較強(qiáng)的相互作用，而Al(Ⅲ)與不飽和C=N和P-H之間的相互作用較弱。
　?、輇EOM有促進(jìn)水體中藻類去除的作用，而dEOM可

8、能與Al(Ⅲ)結(jié)合，并生成穩(wěn)定絡(luò)合物，阻礙了混凝的進(jìn)行。且在含藻廢水處理以后，水體中殘留的EOM主要為dEOM。電中和作用不是藻類、dEOM和bEOM混凝去除的唯一機(jī)理。在dEOM的混凝去除過(guò)程中，Al13、Al(OH)3(am)的吸附作用使得其被少量去除。而bEOM除了與Al(Ⅲ)形成不溶膠體顆粒之外，Al13的架橋作用，Al(OH)3(am)以及所產(chǎn)絮體的吸附、網(wǎng)捕、卷掃作用也在bEOM的混凝去除過(guò)程中不可或缺。
　?、轕AC