固液共存氧化型聚硅酸铁(PSF-Ⅰ)混凝剂的分析

对自制的聚硅酸铁(PSF)进行改性,加入高锰酸钾和稳定剂M,制备出固液共存氧化型聚硅酸铁(PSF-Ⅰ)混凝剂,用滤纸将PSF-Ⅰ过滤,并对PSF-Ⅰ、PSF-Ⅰ滤液及PSF进行紫外吸收(UVA)全波长扫描及前两者的混凝实验,然后将PSF-Ⅰ与PSF、聚合硫酸铁(PFS)进行混凝对比研究,最后对PSF-Ⅰ的混凝性能随储存时间的稳定性进行探讨.结果表明,高锰酸钾的加入改变了PSF的微观结构,使PSF的形态尺寸增大,导致PSF-Ⅰ中Fe³⁺离子的UVA特征峰比PSF高,并且保存了独立的高锰酸钾特征吸收峰(530nm).PSF-Ⅰ中的固相起到初级核子作用,有利于絮体成长.PSF-Ⅰ的最佳投药量为9 mg·L^-1,而PSF-Ⅰ滤液的最佳投药量为12 mg·L^-1.PSF-Ⅰ是通过混凝吸附和催化氧化功能共同实现对有机物的去除,而PSF和PFS仅是通过常规的混凝吸附去除部分有机物,去除机理有本质的区别.     

聚硅酸铁水解规律及混凝机理的探讨

以水玻璃、硫酸亚铁及氯酸钠为原料,用共聚法制备聚硅酸铁混凝剂(PSF),同时研究PSF的水解过程以及PSF与聚合硫酸铁(PFS)、复合铝铁(PFA)的微观品质(微观结构、形态尺寸及Zeta电位)及混凝性能,并结合水解形态分布及微观品质对PSF的混凝机理进行初步探讨.结果表明,PSF是由许多链节样物种连接而成的分维数很大的敞开式枝状结构,其平均粒径比PFS、PFA分别大近5、11倍,而PFS、PFA是由一些低分维数及尺寸很小的棒状或球状形态组成,PSF、PFS的Zeta电位相近,远远低于PFA(为PFA的1/20左右),PSF的形态尺寸及Zeta电位分布不均.在较宽的pH范围内(浊度为5.5～12 NTU,UV₂₅₄为5.5～10 cm^-1),PSF的混凝效果明显优于PFS、PFA.PSF在纯水中的水解可以代表在地表水中的水解过程.PSF具有的特征微观品质使其在不同pH值范围内具有不同的水解形态分布,导致混凝机理差异很大.在宽泛的pH范围内(53、Fe(OH)²⁺及Fe³⁺稳定存在于水体中,是PSF在较宽pH范围内具有优异混凝性能的根本原因,也是PSF同时具有增强电中和/脱稳及架桥混凝机理的内在原因.微观品质、水解形态分布及混凝效果的对比合理解释了电中和/脱稳是混凝的前提条件,架桥是必要条件,二者要紧密配合才能取得高效的混凝效果.     

酸性介质对于聚硅酸铁混凝性能的影响

对新型混凝剂聚硅酸铁(PSF)中合成原料聚硅酸(PS)进行改性,制备出盐酸,硫酸,硝酸,醋酸以及磷酸为主体酸化剂的改性聚硅酸铁混凝剂(n(Si/Fe)=1),进行混凝实验研究并对PSF的混凝机理进行初步的探讨。结果表明,PSF中的PS性质改变并未降低其混凝性能,在投药量为0.18mmol/L时,取得良好的净水效果。PSF主要依靠电中和/脱稳及吸附架桥综合作用产生净水性能。     

高藻原水预臭氧强化混凝除藻特性研究

采用有机物表观分子量分级、树脂分级等手段表征了原水有机物特征,通过实验室试验和中试运行对预臭氧强化混凝藻类去除效果、溶解性有机物（dissolved organic carbon,DOC）的变化和去除、消毒副产物的控制等进行了研究,并利用藻类活性测试研究了预臭氧强化混凝除藻机制.结果表明,采用适当浓度的臭氧（如1.0 mg·L^-1）进行预氧化,可有效提高藻类去除率,从常规混凝沉后水的55%～85%上升到95%左右,最高去除率达到99.3%（预臭氧1.0 mg·L^-1,PACl 3.0 mg·L^-1）;THMFP(trihalomethanes formation potential)总体去除效果从常规处理的117 μg·L^-1降至46 μg·L^-1;高投量（≥2.0 mg·L^-1）预臭氧,促进了藻类灭活,但影响了有机物的去除.藻类活性评价臭氧氧化和常规水处理过程对藻类作用存在显著差别.常规混凝对藻类活性影响不明显,不同剂量混凝剂对藻类活性影响差异不大;而臭氧对水体中的藻类有灭活作用,在0.5～2.0 mg·L^-1臭氧条件下,藻类活性降低至12以下,且该指标随着臭氧剂量的加大显著降低.紧随其后的混凝过程中,混凝剂或者其水解过程的某些成分对臭氧灭活藻类有增效/催化作用.与传统的显微计数法相比,藻类活性试验更明确地表征水处理过程对藻类生存状态的影响,为水处理除藻机制研究和工艺设计提供更清晰的信息.     

焦化废水后物化处理的臭氧-混凝-吸附原理选择与协同机制

以焦化废水生物出水为研究对象,对比了活性炭吸附、混凝沉淀、臭氧氧化原理及其协同的工艺技术处理效果,考察处理前后废水的分子量分布、紫外可见光谱、三维荧光光谱（EEM）和GC/MS等表征的溶液性质变化.结果表明,废水生物工艺出水的后物化深度处理的最佳组合原理序列为臭氧-混凝-吸附,响应曲面模型预测的最优反应条件为：臭氧反应时间62.56 min,聚合硫酸铁（PFS）投加量为0.87 g·L^-1,以及活性炭投加量为1.10 g·L^-1.实验过程的总有机碳（TOC）去除率达到98.29%,与模拟值98.74%相对偏差为0.45%.活性炭吸附、混凝沉淀和臭氧氧化3种技术原理对焦化废水生物出水中污染物具有选择性分离与转化的作用,组合工艺能够实现废水中残余组分有机物、UV₂₅₄吸光物质、荧光物质等的有效去除,存在废水溶液性质与工艺技术原理有效性协同增强的操作空间.     

铁促电解深度处理填埋场渗滤液的研究

采用箱式电化学反应器（具有氧化物涂层的钛基阳极）进行填埋场渗滤液的深度处理,考察了FeSO₄浓度、初始pH值、电压（电流）对污染物去除的影响,对比了铁促电解过程使用Fe²⁺和Fe³⁺的污染物去除效果.结果表明,与传统有机物电化学氧化相比,铁促电解显著提高了有机物的去除效率.FeSO₄浓度增大,有机物去除效果提高,当FeSO₄浓度大于1　250　mg·L^-1,有机物去除率提高幅度减小;污染物去除速率在30　min内较快,然后逐渐递减;合理的初始pH值范围为3～4;若有效去除COD和NH⁺₄-N,则电解电压须大于3.3 V,电流大于4.8 A;Fe³⁺促进电解去除有机物的效果略低于Fe²⁺;提出了铁盐循环利用和将酸洗废水应用于铁促电解过程的设想.     

高锰酸盐预氧化对后续生物活性炭工艺去除有机物的影响

通过测定有机物相对分子质量分布与活性炭上有机物和无机盐沉积情况,分析了高锰酸盐预氧化对后续生物活性炭工艺去除有机物的影响规律.实验结果表明,相对分子质量小于3×10³的有机物是BDOC的主要组成部分;高锰酸盐预氧化强化混凝工艺对大分子有机物(相对分子质量10×10³至0.45μm)去除的同时,使小分子有机物(0～3×10³)的含量增加,提高了活性炭进水的可生化性.与单独BAC工艺对比,高锰酸盐预氧化后使活性炭上沉积的有机物和无机盐含量分别降低了5.0mg·g^-1和4.16 mg·g^-1,减少了活性炭孔径的堵塞,延长了活性炭的使用周期.     

低温地下水净化工艺中氨氮去除性能及机制

在东北某自来水厂,以中试滤柱开展了低温（5~6℃）高铁锰氨[Fe（Ⅱ）11.9~14.8 mg·L^-1、Mn（Ⅱ）1.1~1.5 mg·L^-1和NH₄⁺-N 1.1~3.2 mg·L^-1]净化工艺实验,以探究氨氮去除途径与生物滤柱的除氨性能.结果表明,滤柱在启动初期就对氨氮具有良好的去除效果,通过理论分析与实验验证可知,TN_loss是由铁氧化物对氨氮吸附造成,氨氮转化为硝氮的过程是生物硝化作用.氨氮质量浓度提高过程中,由于吸附位点有限,铁氧化物对氨氮的吸附量稳定在1 mg·L^-1左右,氨氮氧化去除量不断增加,其中在滤柱上部滤层的去除量远大于下部滤层,DO是限制氨氮氧化去除量进一步增加的限制因素.滤速提升过程中,铁氧化物对氨氮吸附时间缩短,吸附量有所减少,空床接触时间（empty bed contact time,EBCT）缩短,使得单位体积滤料中硝化菌硝化去除的氨氮减少,需要增加滤层厚度以提升氨氮去除效果.     

高锰酸钾与接触氧化协同除锰及硬度对除锰效果的影响

针对日益严重的地表水锰污染，本实验采用高锰酸钾与接触氧化的方法协同除锰；通过调配进水中Ca²⁺、Mg²⁺含量模拟我国不同地区硬度差异显著的地表水，探究水体硬度对锰的去除效果的影响.结果表明：Mn²⁺被高锰酸钾氧化并形成"锰质活性滤膜"，可在停药后实现稳定有效除锰.成熟滤池的除锰效果会显著受到硬度的影响，进水硬度在40、200、400 mg·L^-1及700 mg·L^-1（CaCO₃计）时，接触氧化滤池分别在48、56、64 d及72 d实现稳定除锰，而4根滤柱对Mn²⁺去除的极限浓度分别为1.8、1.7、1.2 mg·L^-1及0.7 mg·L^-1.     

臭氧对有机物混凝的影响

采用PDA(Photometric Disperse Analysis)和有机物表观分子量分级、有机物化学极性分级技术从絮体形成过程、絮体表现、有机物分子水平变化等方面研究了臭氧预氧化对混凝过程的影响;并对比了不同混凝剂在预臭氧条件下的混凝过程和效率.结果表明:臭氧预氧化对混凝过程有复杂的影响,其剂量和水体有机物特征决定了其对混凝的整体影响效果.有机物分级显示,臭氧化对有机物结构有重要影响,导致有机物极性、亲水性组分含量大幅提高(36.7%),小分子量组分(<10×10³)大幅增高(100%左右);但总的DOC去除率不高(3.28%).对PACl而言,在中、低剂量(O₃/TOC<0.7)下,臭氧对絮体形成过程影响较小,但对絮体沉降性和浊度去除已经有阻碍作用.在中、高剂量下(O₃/TOC>0.7),对絮体形成有显著滞后,浊度、有机物去除效率下降.AlCl₃对臭氧化作用反应敏感,臭氧化在试验剂量条件下,对絮体形成和浊度、有机物去除都有明显的阻碍作用.     

强化混凝对腐殖酸和富里酸去除对比研究

以腐殖酸和富里酸为研究对象,考察了硫酸铝、三氯化铁、聚合氯化铝和聚合氯化铁这4种混凝剂的强化混凝效果,并研究了pH、浊度及Ca2+、腐殖酸和富里酸相对含量对强化混凝的影响.结果表明,4种混凝剂对腐殖酸的去除效果要高于富里酸,三氯化铁和硫酸铝比聚合氯化铝和聚合氯化铁具有更好的混凝效果,在混凝剂投量为40 mg.L-1时,三氯化铁、硫酸铝、聚合氯化铁和聚合氯化铝混凝后可将水样中富里酸浓度由10 mg.L-1分别降为3.22、4.34、5.85和4.86 mg.L-1,而腐殖酸浓度可分别降至1.13、2.13、3.44和2.50 mg.L-1.三氯化铁和硫酸铝强化混凝的最佳pH为5.5～6.5,在其它pH范围强化混凝效果降低;水样中有机物浓度越高,混凝效果越差,富里酸/腐殖酸>0.4后混凝效果明显变差.浊度对混凝剂去除有机物的影响较小,Ca2+浓度的增加可提高腐殖酸和富里酸的去除效果.     

强化混凝去除微污染饮用原水中的As(III)

以聚合硫酸铁和聚合氯化铝为混凝剂,采用强化混凝的处理方法,对微污染饮用水原水中微量砷的去除进行了研究.考察了pH值、氧化剂用量、混凝剂投加量、砷初始浓度和原水浊度等因素对砷去除的影响.结果表明,聚合硫酸铁除砷效果好于聚合氯化铝;在pH值为6~8,微污染原水砷浓度为0.1mg/L,聚合硫酸铁投加量为0.078mmol/L时,可使滤后水中砷浓度低于0.01mg/L.     

PFS-PDM复合混凝剂对微污染河水的强化混凝处理

用聚合硫酸铁(PFS)和聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDM)制备了复合混凝剂—聚合硫酸铁-聚二甲基二烯丙基氯化铵(PFS-PDM),并对微污染的流溪河水源水进行了强化混凝处理,对比分析了复合混凝剂与PFS2种处理的混凝效果.结果表明,与单独用PFS相比,用复合混凝剂处理冬季微污染流溪河水源水时,其对浊度、UV254及藻类去除能力更强;当投加量为3mg/L(以Fe计)时,PFS-PDM复合混凝剂的去浊率、除藻率和UV254去除率,分别提高22.1%、19.5%、14.9%,表现出优良的强化混凝效果.     

强化混凝消除微污染水中有机氯的研究

以聚合氯化铝和聚合硫酸铁为絮凝剂,采用强化混凝的处理方法,对微污染水中有机氯(OCPS)的消除进行了研究,考察了混凝剂投加量、pH值、原水浊度、温度和凹凸棒土助凝剂等因素对OCPS消除效果的影响.结果表明,pH值在5~6,PAC投加量为14mg/L时,OCPS及浊度的去除率分别达到57.03%~74.83%和98.18%;OCPS和浊度的去除率随原水浊度的增加而增加;低温有利于OCPS去除;活性炭和改性凹凸棒土作为助凝剂对OCPs的去处率有不同程度地提高,分别投加5mg/L改性凹凸棒土和活性炭,OCPS去除率分别达到47.4%~78.2%和22.8%~79.5%,低投加量下改性凹凸棒优于活性炭;混凝对DDT去除好于HCHs;PFS去除OCPS的效果好于PAC.     

二氧化氯预氧化对藻类絮体形态的影响

针对高含藻高含盐杨埕水库原水藻类特征,采用聚合氯化铝(PAC)、硫酸铝(AS)、聚合硫酸铁(PFS)和氯化铁(FC)4种混凝剂进行混凝除藻试验,用图像法对藻类絮体的分形维数进行测定,分析混凝剂种类及投量、二氧化氯投加量等因素对混凝除藻效果及藻类絮体形态的影响。结果表明,杨埕水库夏季藻类种属相对较为单一,以小型色球藻、微小平裂藻、不整齐蓝纤维藻为优势藻类;4种混凝剂的除藻性能优劣依次为:AS>PAC>PFS>AC。在AS最佳投加量(以Al2SO4计)70 mg/L下,藻类的去除率为85.3%。此时,杨埕水库夏季藻类以藻类絮体分形维数值为1.54,形成的絮体密实且沉降性好。以AS为混凝剂,投加量为70 mg/L下,二氧化氯投加量为0.8 mg/L时助凝效果最好,藻类的去除率比单独投加AS时提高了6.3%,藻类絮体分形维数值为1.71,形成的藻类絮体更加密实。二氧化氯过量投加无益于藻类去除。     

新生态铁的混凝作用探索

利用双氧水和亚铁瞬时反应制备新生态铁作为混凝剂,采用杯罐试验确定了最优制备条件老化时间、酸的添加量、n(H2O2)/n(Fe),并且通过对比新生态铁、硫酸铁、聚合硫酸铁分别对浊度、UV254吸光度的去除效果、沉后水Zeta电位来衡量新生态铁的混凝效果并推测其可能的反应机制.结果表明,老化时间对新生态铁的除浊效果影响极小,可忽略不计;添加酸浓度为[H+]=0.1 mol.L-1时制备出的新生态铁混凝效能最佳;提高n(H2O2)/n(Fe)可显著增强新生态铁的混凝效果,最为经济有效的摩尔比值为0.55.新生态铁对浊度的去除效果与硫酸铁、聚合硫酸铁相近;对UV254吸光度有机物的去除率比Fe2(SO4)3高20%～44%;沉后水Zeta电位随新生态铁投量增加逐渐趋近于0 mV,电中和作用较强.新生态铁是一种具有开发价值的新型混凝剂,老化时间极短,过程简化,原料价格低廉,对浊度、UV254吸光度去除效果较好.     

高效无机混凝剂聚硅酸铁铝的研究

高效混凝剂是目前水处理研究的热点用水玻璃、硫酸铁和硫酸铝制取聚硅酸铁铝混凝剂（PSFA),确定了制备PSFA混凝剂的优化条件：硅酸聚合度n为05,Fe³⁺及Al³⁺与SiO²的摩尔比为1：l,Fe³⁺与A³⁺的摩尔比为1：l,水解度B*为0.5,而熟化时间对PSFA混凝剂的混凝性能影响不明显用PSFA混凝剂处理实际水样,并与单独投加混凝剂硫酸铁及硫酸铁加助换剂聚硅酸效果进行了比较,结果表明,PSFA混凝剂的效果最好,而且用药量少;同时还对PSFA混凝剂的混凝机理进行了讨论     

聚合硫酸铁混凝消除水中有机氯的研究

采用聚合硫酸铁(PFS)絮凝剂对水中有机氯农药(OCPs)进行强化混凝处理,并运用响应曲面法(RSM)优化分析了影响OCPs去除率的混凝条件,如pH值、原水浊度、混凝剂投加量和OCPs的初始浓度诸因素.结果表明,各影响因素交互作用显著,最佳混凝条件组合为:pH=5.0、原水浊度=150NTU、PFS投加量为12mg/L、OCPs初始浓度为200ng/L,在此条件下,PFS絮凝剂可有效去除水中OCPs,经模型验证实验得到最佳条件下去除率α-HCH为82.23%、β-HCH为71.15%、γ-HCH为77.28%、δ-HCH为86.27%、 p,p’-DDE为93.78%,与RSM预测值基本相同.结合絮体分形维数和Zeta电位对混凝效果的机理进行了探讨,表明各因素均达到了最佳水平.     

新生态型聚硅酸铁锰处理染料废水的优化

为了提高混凝剂对染料废水的净化效率,本文利用硅酸钠、硫酸亚铁和高锰酸钾为原料合成了新型复配混凝剂聚硅酸铁锰(PSFM),分别以直接大红、分散蓝和活性黄染料废水为处理对象进行混凝模拟实验,研究了碱度和浊度等因素对PSFM混凝去除染料性能影响.结果表明,PSFM对直接大红和分散蓝染料废水具有较好的混凝净化效能,其色度和TOC去除率分别可达99.2%、95.4%和98.5%、93.8%,效果优于聚硅酸铁(PSF)、Al2(SO4)3和Fe Cl3等常规混凝剂,PSFM对活性黄染料废水色度和TOC去除率分别为56.3%和51.3%.浊度对PSFM混凝效能无明显影响.在碱度分别为50、0和75 mg·L~(-1)时,PSFM对直接大红、分散蓝和活性黄去除率分别达到最高.此外,利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外(FTIR)和X射线衍射仪(XRD)等高级表征手段对PSFM进行了表征,对混凝过程中的混合液和絮体分别进行Zeta电位和絮体粒径在线监测,探索得PSFM混凝主要机制为Fe+与Mn+水解产生的带正电的多核配合物和聚硅的桥联聚合,同时还包括新生态水合二氧化锰和羟基氧化铁的吸附助凝作用.