论疏水絮凝与疏水作用力

1982年Israelachvili和Pashley在Nature期刊上报道了以实验测得的疏水作用力,这一发现使当时的学者们倍感兴奋,激起了一个持续不断的研究.经过30多年的研究,疏水作用力被证明客观存在,并被众多科学家所认可.根据这一发现,经典的DLVO理论应补充疏水作用力,成为扩展的DLVO理论,经典的絮凝理论也应包括疏水絮凝的贡献.迄今疏水絮凝在矿物分选领域已取得了巨大成功,但在水处理领域尚缺乏认识和研究.本文综述了疏水作用力及疏水絮凝的发现,探讨了疏水作用力的热力学解释和微观机理,指出了水处理技术中涉及到的一些疏水絮凝原理,认为水处理工作者应大力开展疏水絮凝的研究,以疏水絮凝的理论进一步推动水处理科学技术的发展.     

不同pH值下腐殖酸反渗透膜污染中的界面相互作用解析

应用extended derjaguin-landau-verwey-overbeek (扩展DLVO) 理论评价不同pH值下范德华力、静电力、疏水性力3种界面相互作用对腐殖酸反渗透(reverse osmosis, RO)膜污染的贡献,探究pH值影响腐殖酸RO膜污染的主控机制.对3种常规RO膜的理论分析结果表明,静电力对腐殖酸RO膜污染的贡献很小,范德华力使膜污染加剧;疏水性力会减缓膜污染.与前期粘附阶段相比,后期粘聚阶段中范德华力的贡献有所增大,疏水性力在2个污染阶段中均起主导作用.膜污染随pH值的降低而加重,疏水性力作用能的改变是pH值影响系统界面自由能的主控机制.相应pH值下3种RO膜过滤实验数据及其相关性分析结果表明,扩展DLVO理论能定量评价3种界面相互作用的贡献,界面自由能和膜污染之间有很好的相关关系,RO膜纯水接触角的数值不宜作为评价膜污染的指标.     

有机质、CaCl_2和MgCl_2对细颗粒泥沙絮凝沉降的影响

在CaCl2和MgCl2浓度为0~1.0mmol/L,泥沙浓度为10g/L时,用吸管法研究了有机质、CaCl2和MgCl2对细颗粒泥沙静水絮凝沉降的影响,结果表明,去除有机质后,细颗粒泥沙絮凝沉降加快,其絮凝所需的最佳电解质浓度降低;CaCl2和MgCl2的絮凝能力无明显差异,有机质含量对其几乎没有影响;在相同盐度下,细颗粒泥沙的絮凝沉降速度随电解质摩尔浓度的增大而增大.     

深床过滤颗粒截留机理研究

对深床过滤过程中颗粒物与滤料之间的相互作用进行了理论分析,讨论了两者间的相互作用及影响因素对微絮凝深床过滤进行了中试研究,考察了1～l0μm粒径颗粒在500cm滤床中的截留情况,并连续65h监测滤柱水头损失的变化;在滤速为24m/h情况下,计算了1～10μm粒径颗粒所受的水流剪切力;利用理论分析,分别讨论了表面电位为-25mV及-125mV、粒径为1～10μm的颗粒与滤料之间的物理化学作用力.理论计算值对实验结果进行了很好的解释,说明可以通过颗粒与滤料间的作用力分析来研究均质滤料深床过滤运行规律.     

有机质、CaCl2和MgCl2对细颗粒泥沙絮凝沉降的影响

 在CaCl₂和MgCl₂浓度为0～1.0mmol/L,泥沙浓度为10g/L时,用吸管法研究了有机质、CaCl₂和MgCl₂对细颗粒泥沙静水絮凝沉降的影响,结果表明,去除有机质后,细颗粒泥沙絮凝沉降加快,其絮凝所需的最佳电解质浓度降低;CaCl₂和MgCl₂的絮凝能力无明显差异,有机质含量对其几乎没有影响;在相同盐度下,细颗粒泥沙的絮凝沉降速度随电解质摩尔浓度的增大而增大.     

海藻酸钠对改性黏土絮凝特征的影响

以海藻酸钠为藻源有机质的模式化合物,考察了赤潮水体中藻源有机化合物对改性黏土絮凝速率及絮凝体特征的影响;并利用图像分析法,测定了絮凝体的分形维数Df,借助分形维数对改性黏土的絮凝形态学特征进行了半定量化分析.结果表明:当海藻酸钠浓度在10~100mg/L范围内时,可以提高改性黏土絮凝的速率,絮凝体的分形维数Df、絮凝体强度呈现出先增大后减小的规律;其中,最佳浓度为50mg/L,其最大絮凝速率达到44.13、Df 为1.6823.低浓度(100mg/L)海藻酸钠能促进改性黏土的絮凝效率,但促进作用呈现减小的趋势,表现为最大絮凝效率减小,Df降低、絮凝体的空隙率增大.     

羧甲基壳聚糖地水中Cd2+的絮凝处理研究

应用羧基壳聚糖对水中Ｃｄ＾２＋离子进行絮凝处理，研究了溶液的酸度，温度，絮凝时间以及电解质的相对量等因素对除镉率的影响。本文还对羧甲基壳聚糖除镉机理进行了初步探讨。     

不同含量硫酸根和硝酸根作为反离子对聚二甲基二烯丙基铵盐絮凝性能的影响

在实验室烧杯实验中,通过利用光散射监控技术,以及测定絮凝后上清液的残余浊度和Zeta电位,研究了硫酸根和硝酸根聚二甲基二烯丙基铵盐聚电解质（PDADMAX）的絮凝性能．以不同浊度的高岭土悬浊液为目标物,详细地讨论了反离子中不同含量的SO4^2-或NO3^-对絮凝效能的影响．为了进一步阐明PDADMAX的絮凝机理,用原子力显微镜（AFM）和比浓粘度表征了反离子对PDADMAX溶液性质和吸附形貌的影响实验结果表明：反离子明显影响了PDADMAX的絮凝性能．含有NOr的PDADMAX具有更强的“电中和作用”和更高的絮凝效率,而含有SO4^2-的PDADMAX具有更高的“吸附架桥作用”既更宽的最佳絮凝剂投量范围、更大的絮体．不同的SO4^2-或NO3^-含量的PDADMAX絮凝剂的絮凝效率不同,其中都在含量20％时效果最好．而且在高浊度条件下,SO4^2-或NO3^-对PDADMAX的絮凝效果有更明显地增强．     

漆酶改性玉米秸秆髓的制备及其吸油特性

采用绿色生物酶技术改性玉米秸秆髓(CSP),在CSP表面由漆酶催化接枝十八胺,以提高材料的亲油疏水性能,制得高效吸油剂LCSP.研究了改性温度、改性时间、TEMPO浓度、漆酶用量及十八胺浓度等因素对LCSP亲油疏水性能的影响,同时采用SEM、BET、XRD、接触角、FTIR、XPS等分析技术对改性前后CSP理化特性进行表征,并进行了吸油研究.结果表明,在35℃下,投加100U/g的漆酶、4.48mmol/LTEMPO、8.91mmol/L十八胺,改性CSP6h,制得的材料吸油量最大、吸水量最小,油吸附量从13.24g/g提升至40.82g/g,水吸附量从13.76g/g降至3.83g/g.吸附过程符合准二级动力学模型,吸附剂的重复利用实验表明本方法制备的材料具有良好回收再利用能力.     

活性污泥TB-EPS的絮凝特性研究:絮体的成长、破碎与再凝聚

为了解活性污泥中紧密结合胞外聚合物(tightly bound extracellular polymeric substances,TB-EPS)的絮凝特性,采用激光粒度仪在线监测技术考察了TB-EPS与高岭土生成絮体的过程以及絮体的破碎与再凝聚规律.结果表明,TB-EPS的主要组分为蛋白质和多糖聚合物,增加TB-EPS的投加量,絮体的粒径相应增大,悬浊液的剩余浊度降低.随着絮体破碎-再凝聚次数的增加,絮体的破碎因子升高而恢复因子降低,表明TB-EPS形成的絮体的强度逐渐降低,同时再凝聚的能力也逐渐降低.TB-EPS吸附高岭土的主要作用力为氢键作用,但在絮体形成过程中多糖聚合物之间的纠缠作用和蛋白质成分之间的疏水作用也可能发挥一定的作用.絮体的破碎是侵蚀和破裂同时作用的结果.     

PDADMAC强化絮凝去除腐殖质类天然有机污染物的研究

以不同来源的腐殖质为典型有机污染物,进行了聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDADMAC）强化絮凝去除溶解性腐殖质的研究和机理讨论.结果表明,复合PDADMAC使絮凝剂投量减少了60%以上,出水DOC和色度的去除率分别增加了60%和90%左右.不同来源腐殖质的负电性对PDADMAC强化絮凝去除腐殖质的影响强于其疏水性的影响.有机阳离子絮凝剂PDADMAC 强化絮凝去除溶解性腐殖质的絮凝机理主要表现为专属吸附作用,即在无机高分子絮凝剂PAC水解絮凝的过程中,高正电性的PDADMAC吸附于PAC水解产物的表面上,增强了其吸附电中和与专属吸附作用,从而提高了其对溶解性腐殖质的去除率.     

絮凝学研究的新领域——具有重金属捕集功能的高分子絮凝剂

絮凝是水质净化的重要方法之一.絮凝剂的作用对象主要是水中由不溶性物质形成的憎液溶胶及悬浮颗粒.近年来的研究发现,将重金属离子的某些强配位基团通过化学反应连接到高分子絮凝剂分子上能赋予原有高分子絮凝剂捕集水中溶解性重金属离子的功能,因此制备出具有去除重金属离子功能的高分子絮凝剂.研究表明,这类高分子絮凝剂用于水处理时表现出显著的优点,如去除效率高、沉降速度快,分离效果好,尤其适合于处理重金属离子与浊度共存的体系,显示出很好的研究及应用前景.本项研究拓展了絮凝剂作用对象的种类,开创了水处理絮凝学研究的新领域.     

微生物絮凝剂对微颗粒高岭土悬浊液的絮凝特性

从活性污泥和土壤中分离、筛选得到66株微生物絮凝剂产生菌,研究分析了其中具有较好絮凝性的8株菌种所产絮凝剂对高岭土悬浊液中粒径小于1 μm的高岭土颗粒粒度分布的影响情况,并且研究了微生物絮凝剂投加量和助凝剂CaCl2对高岭土悬浊液粒度分布的影响.研究结果表明微生物絮凝剂对于粒度大小为0.200～0.300 μm的高岭土悬浮颗粒的絮凝效果最佳,絮凝剂投加量的变化对高岭土悬浊液粒度分布有一定的影响,助凝剂在一定的投加浓度范围内对微生物絮凝剂絮凝有明显的促进作用.     

污水再生处理絮凝工艺去除病原性原虫的机制分析

通过考察在不同的絮凝剂种类、投加量、pH和温度等操作条件下隐孢子虫和贾第鞭毛虫(以下简称"两虫")的去除特性,探讨了污水深度处理絮凝工艺去除病原性原虫的作用机制.研究发现,污水经絮凝处理后,水样中胶体的平均ζ电位与2种荧光微球(两虫替代物)去除率和剩余浊度的线性相关度不高(R:0.49、0.48、0.65);而2种荧光微球之间的去除率线性相关性较高(R=0.99),并且与水样剩余浊度的变化趋势呈一定的指数相关关系(R=0.92、0.95).因此,在本研究的各种絮凝工况下.卷扫网捕是去除病原性原虫和浊度的重要作用机制.在相同操作条件下,贾第鞭毛虫的去除率大于隐孢子虫.     

絮凝动力学的现状与研究方法进展

在絮凝动力学的发展中先后提出了Smoluchowski理论、Camp-Stein理论和微涡旋理论,但迄今尚存在若干不足,特别是还不能全面揭示湍流絮凝的致因,也未能得到符合实际的湍流絮凝速度方程,严重影响了水处理絮凝工艺与设备的设计及放大.近年来,粒子图像速度场仪(PIV)和计算流体力学(CFD)的发展为深入研究絮凝动力学提供了新的手段和方法,有望使湍流絮凝动力学得到进一步发展.     

混凝机理物理模型中混合剪切阶段的研究

在总结絮凝剪切理论和实验研究的基础上,从亚微观的角度上,提出了混凝过程的物理模型,该模型从理论上强调了絮凝剪切碰撞的有效性和结合了分形维数评价混凝效果及过程。该模型指出:只有胶体颗粒与充分分散的药剂充分接触,才有可能充分地形成微絮体,也才有可能充分地或高效地(短时间内)形成大絮体。也就是说充分地混合剪切,才有高质量的凝聚,才可能有高效地絮凝。我们强调这种混合剪切是指在一定的流体力作用下颗粒与药剂的充分分散和接触。无机絮凝剂从添加到分散,到与颗粒发生接触作用,到脱稳颗粒形成微絮体乃至以后的大絮体,它在一定的弱搅拌强度下需要一定的时间;添加有机絮凝剂时则需要较强的搅拌强度。试验也证明:在上述条件下,其混凝沉降效果大大优于传统的混凝沉降效果。     

微生物絮凝剂的特性研究及其进展

微生物絮凝剂具有高效、安全、不污染环境等特点，已日益受到重视，综述了微生物絮凝剂的研究发展和应用现状，对絮凝性微生物的培养及絮凝剂的特性进行总结，并展望了其发展趋势。     

生物絮凝吸附有机物降解动力学模型研究

生物絮凝吸附强化一级处理对于解决中小城镇污水处理问题有较大意义,在生物絮凝吸附后串联生物接触氧化法构成强化生物絮凝＋生物接触氧化一体化工艺,利用高负荷段的生物絮凝吸附强化一级处理提高SS、COD的去除率来降低后续生物膜的处理负荷,从而形成一种高效、低耗的新型处理工艺。探讨了生物絮凝吸附段的有机物降解动力学模型,并对模型进行了检验。