高分子鋁鹽優(yōu)化混凝控制水中腐殖酸特性研究.pdf

1、本研究針對給水源水中消毒副產(chǎn)物前驅(qū)物的去除這一熱點，考察了高Al13/Al30含量聚合氯化鋁和無機(jī)復(fù)合型聚硫氯化鋁兩類高分子鋁鹽混凝劑優(yōu)化混凝去除水中主要消毒副產(chǎn)物前驅(qū)物—腐殖酸的特性，并對其作用機(jī)理進(jìn)行探討。主要研究內(nèi)容包括：
　　⑴對消毒副產(chǎn)物的危害和控制技術(shù)、混凝和優(yōu)化混凝應(yīng)用基礎(chǔ)以及高分子鋁鹽混凝劑的開發(fā)利用、形態(tài)表征、發(fā)展方向等進(jìn)行了綜述性研究。對混凝去除的目標(biāo)物質(zhì)-腐殖酸以及實驗室配制的腐殖酸模擬水樣的相關(guān)特性進(jìn)行了表

2、征，為水中腐殖酸的混凝去除研究打下基礎(chǔ)。
　　⑵在實驗室制備了總鋁濃度為0.2mol/L，堿化度(B=[OH-]/[Al3+])分別為1.2、1.8和2.4，分別以Al13和Al30為主要鋁水解形態(tài)的聚合氯化鋁十三(PAC-Al13)和聚合氯化鋁三十(PAC-Al30)混凝劑。并通過在聚合鋁鹽的制備過程中引入一定量SO42-離子，制備得到總鋁濃度為0.2mol/L，堿化度為2.0，硫酸根投加比(S=[SO42-]/[Al3+])分

3、別為0.00、0.02、0.06以及0.10的聚硫氯化鋁(PACS)和高聚聚硫氯化鋁(HPACS)混凝劑，用于水中腐殖酸的混凝去除。
　?、遣捎脽炷恋韺嶒灧椒?，并以傳統(tǒng)單分子混凝劑AlCl3做對照，從水樣初始pH、混凝劑投量、共存陽離子和無機(jī)顆粒、電中和性能以及絮體形成能力等角度，分別考察了包含PAC-Al13、PAC-Al30、PACS以及HPACS在內(nèi)的4個系列共14種高分子鋁鹽混凝劑去除水中腐殖酸的特性。實驗結(jié)果表明，

4、PAC-Al13、PAC-Al30、PACS以及HPACS對腐殖酸的最佳去除效率分別達(dá)到97.6％、98.5％、99.4％和97.3％。水樣初始pH、混凝劑投量對不同B值的PAC-Al13和PAC-Al30以及不同S值的PACS和HPACS有不同程度的影響；B值為2.4的PAC-Al13和PAC-Al30混凝性能優(yōu)于其它堿化度的PAC-Al13和PAC-Al30混凝劑； S=0.06為PACS和HPACS混凝劑最佳的SO42-投加控制值

5、；PAC-Al30(B=2.4)相比PAC-Al13(B=2.4)能在低投量下發(fā)揮更好的腐殖酸去除能力，且在大投量下不易出現(xiàn)混凝再穩(wěn)現(xiàn)象；雖然PACS(S=0.06)對腐殖酸的去除效果最好，達(dá)到99.4％，但其獲得最高腐殖酸去除率時所需的投量比HPACS(S=0.06)大，且HPACS(S=0.06)能在小投量以及偏堿性條件下獲得更好的腐殖酸去除效果。在實際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)處理水質(zhì)選擇合適的混凝劑種類和投量。Ca2+和高嶺土在混凝劑投量較小

6、時分別通過壓縮雙電層和粘附架橋促進(jìn)腐殖酸的混凝去除，而在混凝劑足量時作用不明顯。除了水中腐殖酸的去除效果，對混凝出水殘留鋁濃度以及出水pH進(jìn)行了測定，結(jié)果表明，高分子鋁鹽在多數(shù)情況下混凝出水殘留鋁濃度以及出水pH均達(dá)到居民生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，相比之下單分子鋁鹽AlCl3的使用存在較多出水殘留鋁以及出水pH超標(biāo)情況。
　?、炔捎枚喾N表征和鑒定手段，對制備的混凝劑進(jìn)行了結(jié)晶形貌、電鏡掃描(SEM)、X射線衍射(XRD)、傅里葉轉(zhuǎn)換紅外

7、光譜(FTIR)、Al-Ferron逐時絡(luò)合比色、激光散射粒徑、密度以及吸濕性等物理化學(xué)特性分析，并結(jié)合其在混凝過程中的特性，對高分子鋁鹽優(yōu)化混凝去除水中腐殖酸的作用機(jī)理進(jìn)行了分析和探討。研究發(fā)現(xiàn)，采用簡單的濃縮結(jié)晶方法，可以從宏觀角度觀察到聚合氯化鋁分枝形貌以及棱狀結(jié)晶體圖像，與文獻(xiàn)中通過SEM、透射電鏡(TEM)以及原子力顯微鏡(AFM)得到的顯微圖像相似；Al-Ferron逐時絡(luò)合比色形態(tài)分析得到的以Al30等高聚合形態(tài)為主要成分