聚合硅酸钛铝复合絮凝剂的结构及性能

为了克服有机絮凝剂的二次投加及有毒性的缺点,以硅酸钠、硫酸钛、硫酸铝为原料,制备了聚合硅酸钛铝(PTAS)无机高分子复合絮凝剂处理模拟江水。结果表明,在n(Ti+Al)∶n(Si)=1∶3,n(Ti)∶n(Al)=1∶5,模拟江水pH值为5～9.3,絮凝剂投加量为0.3 mmol/L(以金属离子计)时,PTAS对模拟江水的混凝效果最好,除浊率达到92.5%以上。此外,通过X-射线衍射说明聚硅酸与硫酸铝、硫酸钛不是单纯的原料复合;红外吸收光谱显示钛、铝离子及其水解聚合产物可与共存的聚硅酸生成Si—O—Al键和Ti—O—Si键;激光粒度分析表明PTAS在聚合过程中粒度并没有明显变化,但均比聚硅酸粒径大。     

聚硅酸锌铝的制备及其性能研究

以硅酸钠、硫酸锌、硫酸铝为原料,通过共聚法制备了无机高分子絮凝剂聚硅酸锌铝（PSZAS）,研究了Na₂SiO₃的摩尔浓度、活化时间、Al/Si、Zn/Si 配比及絮凝剂的投加量对絮凝效果的影响,用X-射线衍射（XRD）和电子扫描电镜（SEM）对该絮凝剂的结构及形貌进行了表征。结果表明：当硅酸钠的浓度为0.4 mol/L,硅酸活化时间为2 h,Si∶Al∶Zn=1∶1∶1.5,絮凝剂投加量为20 mL/L废水时,絮凝剂的电中和能力和吸附架桥能力最强,絮凝剂对含H-酸染料模拟废水的絮凝效果最好。     

铁量、硅量与聚硅酸铁絮凝性能的关系

成功制备了具有良好稳定性的、不同铁硅比的聚硅酸铁(PFS),对高岭土悬浮液有很好的絮凝效果。实验结果表明:铁量是决定聚硅酸铁絮凝性能的主要因素,铁量在9~32 kg/t时,聚硅酸铁具有较好的絮凝性能,其最佳值在24~27 kg/t之间,此时上清液透光度达到95%以上。在最佳铁量范围内,硅量决定最终絮团体积的大小,硅量大则最终絮团体积大,上清液透光度略高,絮凝性能也略优。电动电位测定结果表明,在聚硅酸铁作用下高岭土颗粒表面电位由负变正。     

PATS的制备表征及其处理低浊水效能与残留铝控制

以水玻璃、硫酸铝和硫酸钛为原料,采用共聚法制备了聚硅酸硫酸铝钛(PATS)混凝剂。考察了混凝剂处理模拟低浊水的效能和出水残留铝含量,并且运用FTIR、XRD和SEM对混凝剂的结构形貌进行了表征。研究发现,当Al/Ti摩尔比为10∶1,(Al+Ti)/Si摩尔比为1∶2,水体pH为7~9,水体温度为10℃时,合成的PATS混凝剂对模拟低浊水的混凝性能最好,残留铝含量较低,当该混凝剂投量为0.10 mmol·L~(-1)(以金属离子计)时,余浊和残留铝含量分别可达到0.36 NTU和0.022 mg·L~(-1)。结果表明,PATS中存在铝、钛及其水解产物与硅发生相互作用生成的Al—O—Si键和Ti—O—Si键。PATS不是几种原料的简单混合,而是一种无定形共聚物。与聚合氯化铝、聚硅酸硫酸铝相比,PATS具有更好的混凝效果和更低的残留铝含量。     

聚硅硫酸钛（PTSiS）的合成及形貌分析

以硅酸钠和硫酸钛为原料,用共聚法制备了不同硅钛比(硅钛摩尔比分别为3∶1、1∶1和1∶3)的新型绿色无机高分子絮凝剂——聚硅硫酸钛(PTSiS)。用紫外连续扫描光谱仪(UV/Vis)、红外光谱仪(IR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和倒置生物显微镜对样品中钛硅的微观品貌进行了多方面物性分析。结果表明:当硅钛比为3∶1时,硅酸钠和硫酸钛反应完全。此时,聚硅酸的骨架硅(Si—O—Si)与钛元素发生同晶取代或与钛离子水解形成的表面羟基发生络合,形成的聚硅硫酸钛(PTSiS)是一种高分子的硅钛聚合物,而不是单纯的原料混配。另外,聚硅硫酸钛(PTSiS)具有枝杈长链的网络结构,其骨架主要由框架钛结构(Ti—O—Si)组成。     

聚硅酸钛制备及其助凝特性

采用在活化硅酸制备过程中加入适量Ti Cl4的方法,试制了一种新型无机高分子助凝剂—聚硅酸钛。研究了不同[Si]/[Ti]条件下制备的聚硅酸钛在固定p H值的水中分散物的粒径和Zeta电位随着活化时间的变化趋势,并与活化硅酸作比较。结果表明,在Si/Ti=20,活化48 h的条件下能制备出较为稳定的聚硅酸钛。与活化硅酸相比,聚硅酸钛在水中的分散物具有较大的粒径和更高的Zeta电位。通过对比制备的活化硅酸和聚硅酸钛的红外图谱发现,聚硅酸钛中有TiO-Si键,证明钛离子参与了聚合反应,新生成的化学键提高了它的聚合度和稳定性。采用硫酸铝为混凝剂,聚硅酸钛为助凝剂进行混凝除浊实验。测定了絮凝体的Zeta电位和混凝沉淀后的上清液浊度,研究了硫酸铝投加量和混凝p H对聚硅酸钛助凝效果的影响。结果表明,投加适量的聚硅酸钛助凝剂,明显提高了混凝除浊效果且拓宽了有效混凝p H值的范围。     

聚硅基复合氯化铁絮凝剂的制备及其在采油废水处理中的应用

采用硅酸钠制备聚硅酸,探讨了活化pH、活化剂、硅酸钠浓度(以SiO_2质量分数计)及聚合温度等因素对聚硅酸稳定性的影响.利用聚硅酸及氯化铁制备聚硅基复合氯化铁(PSiF),并通过正交试验分析了活化pH、Si/Fe(摩尔比)、OH/Fe(摩尔比)、制备时间对PSiF絮凝性能的影响.综合考虑絮凝性能、稳定性以及经济性等因素,确定PSiF适宜的制备条件为SiO_2质量分数2%～3%;活化pH为2～3;Si/Fe为0.50～0.75;OH/Fe为0.50～0.75;制备时间为0.5 h;聚合温度低于25℃.对比PSiF、PAC、FeCl_3对采油废水的处理效果,PSiF除浊、除COD效果以及经济性最好,是一种应用前景广阔的新型絮凝剂.     

混凝过程絮体开始形成和开始沉降时间研究

以不同浊度高岭土水样为研究对象,运用激光测试技术对3种混凝剂(聚合氯化铝(PAC)、硫酸铝和三氯化铁)混凝过程絮体开始形成时间和开始沉降时间进行测定,初步研究了混凝剂投药量对浊度的影响,投药量、pH和浊度对絮体开始形成和开始沉降时间的影响.结果表明:(1)PAC、硫酸铝和三氯化铁最佳投药量为4.8、6.4、8.0 mg/L;(2)PAC和硫酸铝混凝过程在pH为7时絮体开始形成和开始沉降时间均最短,但PAC混凝过程絮体开始形成和开始沉降时间(分别为27.4,51.0 s)都比硫酸铝混凝过程絮体开始形成和开始沉降时间(分别为51.5、85.4 s)短,三氯化铁混凝过程在pH为6时絮体开始形成和开始沉降时间均最短,分别为50.0、84.0 s;(3)随投药量的增大,絮体开始形成和开始沉降时间均逐渐缩短;(4)随浊度的增大,絮体开始形成和开始沉降时间总体上缩短.     

水分散型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的絮凝性能及其机理

通过高岭土烧杯实验表征了P(CMTC-AM-DMC)的絮凝效率,考察了絮凝时间、介质酸度以及搅拌强度等因素对絮凝性能的影响,并借助絮凝-解絮凝-再絮凝过程中絮体的形态变化分析该絮凝剂的絮凝机理。结果表明:p H=6~8时,在150 r/min下搅拌20 min,絮凝效率大于90%;P(CMTC-AM-DMC)的絮凝效率及絮体沉降速度随搅拌强度增大而增大;300 r/min下搅拌5 min时,絮体沉降速度可达16 mm/s,继续增大搅拌速度,达到400 r/min时,絮凝效率在5 min内即可达到100%。P(CMTC-AM-DMC)絮体化程度较高,在高强度搅拌下破碎后,可迅速聚集恢复至初始状态,并迅速下沉,实现再絮凝。该絮凝剂在不同的p H下表现出不同的絮凝机理,p H=6时,借助电性中和、吸附架桥作用,絮凝效率较高,且絮体沉降较快;p H=10~12时,絮体沉降相对较慢,絮凝效率主要为颗粒卷扫的贡献。     

氧化-絮凝耦合处理酸性大红废水的机理研究

用氧化-絮凝耦合法处理酸性大红GR废水,以高锰酸钾为氧化剂、聚硅硫酸铁为絮凝剂,脱色率达到94.9%,COD去除率达到55.2%.通过用倒置式生物显微镜观察絮体,对反应机理进行推测.对高锰酸钾与酸性大红之间氧化还原反应产物和氧化-絮凝耦合处理的絮体进行紫外和红外吸收光谱扫描分析,探讨了氧化-絮凝耦合的反应历程和机理:酸性大红被高锰酸钾氧化成小分子有机物而脱色,还原产物新生态水合二氧化锰胶体吸附小分子有机物,并被聚硅硫酸铁卷裹成紧密絮体,氧化与絮凝之间产生协同作用,从而有效去除了色度和COD.