聚硅氯化铝(PASC)混凝剂的混凝性能

研究Ａｌ／Ｓｉ摩尔比及制备工艺对聚硅氯化铝（ＰＡＳＣ）混凝效果的影响,比较ＰＡＳＣ和聚合氯化铝（ＰＡＣ）的混凝效果．结果表明,ＰＡＳＣ较ＰＡＣ混凝效果好．Ａｌ／Ｓｉ摩尔比和制备工艺对ＰＡＳＣ的混凝效果有影响．用共聚法制备的ＰＡＳＣ（共）,Ａｌ／Ｓｉ摩尔比降低,其混凝效果提高,但复合法制备的ＰＡＳＣ（复）,Ａｌ／Ｓｉ摩尔比过高或过低,均不利于其混凝效果的提高,ＰＡＳＣ（共）的混凝效果稍优于ＰＡＳＣ（复）的混凝效果．     

含铝铁硅固废制备PSAF混凝剂RSM优化与结构表征

研究了以粉煤灰和氧化铁皮为原料制备聚硅酸铝铁混凝剂的影响因素及产品微观结构和形貌,选取碱化度、nAl：nFe、聚合温度、反应时间对透光率进行4因素3水平响应面实验.得出制备优化方案：碱化度为0.5,nAl：nFe为1.38,聚合温度为39.2℃,反应时间为1.36h,透光率预测值达90.24%,验证试验均值相对误差1.20%,表明RSM优化模型可靠.结合产品表征测试,XRD分析主要物相为氯化钠,大范围衍射驼峰预示着浸出液聚合形成了新的无定形物;FT-IR测试表明聚硅酸与Al³⁺、Fe³⁺之间存在较多金属-OH等非离子键络合态;TEM测试结果显示产品为高聚集度和枝化度的网状结构;TG分析表明产品在400℃以前失去结合水和羟基,700℃左右产品主要化学键断裂,对应DSC图中均出现较强吸热峰,产品具有较好的稳定性.     

微生物絮凝剂与聚合氯化铝复配的响应面优化

采用响应面分析法(RSM)对多粘类芽孢杆菌(GA1)所产絮凝剂(MBFGA1)与聚合氯化铝(PAC)配合处理高岭土悬浊液的过程进行了优化.设定的5 个影响因子分别为MBFGA1 投加量、PAC 投加量、pH 值、CaCl2 投加量、快搅速度.2 个响应值为絮凝率和絮体粒径.响应面实验分别拟合出了关于絮凝率和絮体粒径的二次模型,决定系数(R2)分别为0.7449 和0.8029,表明拟合情况良好.根据2 个响应值的分布情况,推算出最适粒径为0.7mm.同时,以絮凝率100%、絮体粒径0.7mm 为目标值,确定了最佳复配絮凝条件: MBFGA1 99.75mg/L, PAC121mg/L, pH 7.3, CaCl2 27mg/L, 快搅速度163r/min.通过分析比较, 发现PAC 在改变胶体表面电位使其脱稳聚沉方面有较强的能力,有利于MBFGA1 在絮凝后期吸附架桥作用的发挥.对提高絮凝效果、降低MBFGA1 运行成本具有很好的作用.     

聚硅氯化铝(PASC)混凝剂的颗粒大小及分子量分布

采用共聚与复合两种制备工艺,研制出碱化度（B） 为2.0 的具有不同 Al/Si 摩尔比的聚硅氯化铝（ 简称 PASC） 混凝剂．一种方法是将 NaCl加入到不同 Al/Si摩尔比的 AlCl₃6H₂O和聚硅酸混合液中;另一种方法是按一定的Al/Si 摩尔比将聚硅酸加入到聚合氯化铝液中．应用光子相关光谱（PCS） 和超滤膜过滤方法对 PASC 及聚合氯化铝（PAC） 的颗粒大小及分子量分布进行对比测定．结果表明,在PASC中,由于聚硅酸与铝水解聚合产物间的相互作用,生成了聚集体更大的聚合物,显著提高了聚集体的粒径,这种提高以共聚法最为明显; Al/Si摩尔比影响PASC的聚集度,Al/Si摩尔比越小, PASC 的聚集度就越大．     

以TEOS为硅源的聚硅氯化铝絮凝剂的制备及其物化特征

采用TEOS为硅源合成制备了新型的聚硅氯化铝PASC(A),并与传统方法合成的聚硅氯化铝PASC(B) 做了比较,探讨了产品的pH值和Zeta电位随B值和Si/Al摩尔比的变化关系,并利用酸解反应和²⁷Al NMR研究了硅引入对PASC分子结构和铝形态的影响.结果表明,由于采用了特殊的合成方法,与PASC(B)相比,PASC(A)具有更高的聚合度,分子量分布并且分子中铝硅分布均匀,不易被酸解聚,而且有利于Al₁₃形态稳定性.     

高浓度聚硅氯化铝(PASC)中铝的水解-聚合特性研究

以铝酸钠为碱化剂,采用缓慢滴碱法合成了高浓度(2.0mol.L-1左右)具有不同Si/Al摩尔比的聚硅氯化铝复合混凝剂(PASC).采用Al-Ferron逐时络合比色法、碱式滴定法和红外光谱分析,研究了铝的形态分布、水解-聚合历程及铝硅间的相互作用.实验结果表明,Al-Ferron络合动力学符合At=A0+A1[1-exp(-kb1t]+A2[-exp(-kb2t)];在PASC中,硅酸钠和铝的水解产物间存在着相互作用,这种作用对铝的水解-聚合历程和形态分布有不同程度的影响.用铝酸钠制备PASC时有利于Al的形态由低聚物向中、高聚物转化,且随着PASC中Si/Al比的增加生成多核羟铝配合物的能力逐渐增强.     

以TEOS为硅源的聚硅氯化铝中铝及硅形态分布

以正硅酸乙酯 (TEOS)为硅源 ,合成了新型的聚硅氯化铝 (PASC) ,利用Al Ferron逐时络合比色法和Si Mo逐时络合比色法分别研究了其Al形态及Si形态分布 ,并与常规方法 (以硅酸钠为硅源 )合成的聚硅氯化铝做了比较 .实验结果表明 ,新方法合成的PASC具有铝硅分布均匀 ,分子量较大 ,产品重现性好的优点 .两种方法合成的PASC具有相同的Al形态分布规律 ,即高分子量Al形态含量随B值 (碱化度 )和Si Al摩尔比的增大而增加 ,Al形态随Si Al摩尔比的变化程度随B值的增大而增大 .另外通过新方法发现 ,Si形态分布也具有规律性并和Al形态具有相似的分布特征 ,但Si形态随Si Al摩尔比的变化程度随B值的增大而减小 .     

响应面法优化制备污泥基活性炭

利用响应面法进行试验设计,选定炭化温度、升温速率、炭化停留时间及保护气体流量为影响因素,对利用污水厂二次污泥制备污泥基活性炭的工艺条件进行优化.通过响应面法得到了污泥基活性炭的碘吸附值与4种因素之间的非线性回归方程,确定了制备污泥基活性炭的最优工艺条件为:炭化温度530℃、升温速率17℃·min-1、炭化停留时间22 min、保护气体流量280 m L·min-1.在最优条件下,制备的污泥基活性炭碘吸附值为675.9 mg·g-1,比表面积为639.5 m2·g-1,平均孔径为4.1 nm,中孔孔径为3~5 nm;羧基、内酯基和酚羟基含量分别为1.625、0.125和0.375 mmol·g-1,更适合吸附大分子污染物和金属离子.     

响应面法优化TiO2光催化预处理树脂废水

为探讨不同环境因素对TiO₂光催化对树脂废水预处理效果的影响,采用响应面法对影响树脂废水Ti0₂光催化处理过程中的3个主要因素pH、TiO₂量及废水初始COD进行优化,并以COD去除率为响应值。经统计学分析和响应面模型建立,确定了悬浮态TiO₂光催化处理树脂废水的最佳控制条件为:pH值4.06、TiO₂投加量2.45 g/L、初始COD 2 007mg/L。在因素最优组合的条件下,废水COD去除率可达39.8%,与响应面模型最大预测值41%非常接近。与其他物化预处理方式相比,Ti0₂光催化对废水COD和挥发酚的去除率最高,且对废水生化性有很大提高,具有良好的应用前景。     

由粉煤灰制备复合混凝剂的研究

当前的混凝剂已经进入高分子时代.高分子铝盐混凝剂的混凝效果优于传统铝盐,它具有原料来源多、工艺简便、生产方法多等特点.在用水和废水处理方面都取得了良好的效果.本文研究了以粉煤灰为原料制取高效无机混凝剂聚硅酸铝的工艺及生产条件.     

粉煤灰源NaY沸石的制备及其对乙酸乙酯的吸附性能研究

采用粉煤灰合成沸石的方法既经济又环保,在乙酸乙酯吸附领域中具有巨大应用前景.遵循节能减排、废物再利用的环保原则,探索了3种不同Si/Al比的粉煤灰、结晶温度、结晶时间和碱浓度4个因素对合成NaY沸石的影响.XRD、氮气吸脱附实验及ICP结果表明,Si/Al比和水热结晶温度对高比表面积NaY沸石的合成影响最大.Si/Al比在1左右的粉煤灰合成的沸石比表面积较低,且晶形中存在大量的NaA沸石,而Si/Al比在2左右的粉煤灰合成了高比表面积且纯度较高的NaY沸石;3种粉煤灰均在65 ℃下合成NaY沸石,但在105 ℃下完全转化为方钠石.实验优化结果表明,最优合成条件为采用Si/Al为2左右的粉煤灰,在2 mol·L^-1碱浓度、65 ℃水热温度下结晶12 h.该条件下合成的NaY沸石比表面积高达654.86 m²·g^-1(比表面积最高的粉煤灰源沸石之一),是原粉煤灰比表面积的22倍左右,对乙酸乙酯的吸附量也由15.4 mg·g^-1增至108.2 mg·g^-1.     

生活垃圾焚烧飞灰加速碳酸化深度除氯与水洗除氯对比研究

选取了国内两个典型垃圾焚烧厂飞灰,在对飞灰基本理化特性进行分析的基础上,对比了水洗、加气水洗（通CO₂）、加气水洗+加碳酸盐水洗3种预处理方法的脱氯效果.结果表明,2种飞灰中氯含量均较高,分别达16.95%和20.52%.水洗预处理后氯的最高去除率分别达87.54%和90.12%.升高水洗温度对氯的去除贡献不明显.加气水洗可显著提高氯的去除率,2种飞灰氯的去除率分别达93.69%和99.19%,脱氯效果明显高于水洗脱氯.加气水洗虽提高了氯盐的去除率,但液相中依然残留有高浓度钙离子.在加气水洗的基础上,向反应体系中加入碳酸盐,可有效降低溶解性钙离子含量.通过对预处理飞灰进行XRD矿物相分析,发现加气碳酸化水洗较纯水洗过程去除了更多的难溶性氯盐,且处理后飞灰组分以碳酸钙和硫酸钙为主.采用《水泥化学分析方法（GB/T176-2017）》对加气水洗后飞灰进行测定,其氯含量低于1%,满足《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（HJ1134-2020）》中资源化利用标准.     

利用响应面法优化生物淋滤飞灰处理条件的研究

利用响应面法进行试验设计,选定蔗糖初始浓度、黑曲霉孢子浓度、投加的飞灰浓度以及飞灰投加时间作为影响因素,对生物淋滤城市生活垃圾焚烧飞灰的处理条件进行优化.通过响应面法,得到飞灰中Cd、Cr、Fe、Mn、Zn及重金属总量与4种因素之间的非线性回归方程,确定了生物淋滤的最适条件范围:蔗糖初始浓度为114~126g/L;黑曲霉孢子浓度为(1.6~2.1)×107个/mL;飞灰浓度为29~39g/L;飞灰投加时间为3.6~4.4d.在最适条件下,70g/L飞灰经20d生物淋滤后,溶出重金属总浓度降为901mg/L,占飞灰中重金属总量的41%,处理后飞灰的重金属浸出毒性远低于国家标准.     

熔融-水热法合成粉煤灰沸石及其吸附性能研究

以粉煤灰为原料，研究了在熔融温度分别为300℃、400℃、500℃，熔融时间分别为1h、2h、3h，水热温度分别为45℃、65℃、85℃，水热时间分别为6h、8h、10h，对合成粉煤灰沸石（FZ）吸附性能的影响。结果表明熔融温度为300℃，熔融保温时间为1h，水热温度为65℃，水热保温时间为6h，产物中有类沸石生成。熔融-水热合成Fz对Cd^2＋吸附率为99．82％，吸附量为0．19964mg／g，略高于活性炭（吸附率99．69％）优于天然沸石（吸附率97．94％）。     

生活垃圾焚烧飞灰差异性特征对脱氯除盐效果影响研究——以重庆和天津飞灰为例

随着生活垃圾焚烧技术的普及,垃圾焚烧飞灰的资源化利用迫在眉睫,然而飞灰中的高浓度氯元素严重阻碍了其资源化进程.水洗技术作为常用的脱氯除盐技术,得到越来越多的应用,但除氯效果受飞灰自身性质特征影响较大.本研究从重庆和天津采集了两种理化性质具有较大差异的垃圾焚烧飞灰,在对其粒径分布、化学组成、矿物组成、pH值和浸出毒性等基本特征进行分析表征的基础上,采用水洗技术和碳酸化水洗技术对两种飞灰进行了脱氯处理.结果表明,重庆飞灰氯元素的赋存形态包括NaCl、KCl等可溶性氯盐,还含有较高浓度的难溶氯盐(如CaClOH、Friedel盐和Ca₆(CO₃)₂(OH)₇Cl),因此,水洗技术难以达到理想的脱氯效果,氯盐去除率最高为88%.在水洗过程中通入CO₂可以显著降低反应体系的pH值,促进难溶盐的转化和溶解,进而提高飞灰氯盐的去除率.重庆飞灰采用加速碳酸化水洗技术,氯盐去除率最高可达94%.天津飞灰中氯元素主要以可溶性氯盐的形式存在,难溶盐占比很少,因此,水洗技术可以达到较高的脱盐率(96%).采用加速碳酸化技术对天津飞灰进行处理,发现氯盐去除率较纯水洗技术反而有所降低,分析其主要原因可能与加速碳酸化过程中碳酸钙等物质的再沉淀对氯盐的裹挟作用有关.由此可知,飞灰自身性特征尤其是氯盐的赋存形态对于脱氯除盐技术的选择有重要影响.因此,实际资源化利用过程中,可根据飞灰性质来决定预处理手段,从而最大化提升效率和节约成本.     

粉煤灰-铝土矿改性制备铝铁复合混凝剂的除磷性能及混凝机理研究

化学混凝法是城市污水处理深度除磷的有效方法,目前常用混凝剂主要存在成本高、除磷效率低且用量大等缺点.本研究采用常压酸浸法,以低成本的铝土矿和粉煤灰为主要原料制备无机复合混凝剂,并对其进行除磷应用及机理研究,结果表明:1自制混凝剂对生活污水中TP去除率达99.58%,出水TP含量为0.012 mg·L-1,优于GB18918—2002一级A标准.2 X-射线衍射和红外光谱结果显示,混凝剂中的Fe—OH、Al—OH、H—OH等基团能与水中的磷酸根作用生成沉淀达到除磷目的,该沉淀在沉降过程中还能吸附不易沉淀的含磷悬浮物,发挥网捕卷扫作用.3采用Ferron逐时络合比色法分析铝铁形态结果显示,混凝剂含有64.14%低聚态铝铁,能中和水中胶体的表面电荷致使胶体脱稳;11.27%中聚态铝铁可吸附在胶体表面,降低其表面电荷,同时以较高的分子量发挥吸附架桥作用;24.59%高聚态铝铁在沉淀过程中可包夹部分胶体粒子,以较大表面积发挥卷扫作用.4分形维数研究结果显示,絮体分形维数在1.2~2.8之间,分形特征较好,能有效发挥絮体的吸附架桥作用.5 Zeta电位分析结果显示,混凝剂本身带正电荷,能与水中带负电荷的胶体物质发生中和,从而压缩双电子层,使胶体粒子脱稳而从水中去除.混凝剂除磷过程是压缩双电层、电中和、吸附架桥和网捕卷扫多种机制共同作用的动态变化过程.     

Simultaneous removal of ammonium and phosphate by zeolite synthesized from coal fly ash as influenced by acid treatment

Zeolite synthesized from fly ash （ZFA） without modification is not efficient for the purification of NH4＋ and phosphate at low concentrations that occur in real effluents, despite the high potential removal capacity. To develop an effective technique to enhance the removal efficiency of ammonium and phosphate at low concentrations, ZFA was modified with acid treatment and the simultaneous removal of ammonium and phosphate in a wide range of concentration was investigated. It was seen that when compared with untreated ZFA, only the treatment by 0.01 mol/L of H2SO4 significantly improved the removal efficiency of ammonium at low initial concentrations. The behavior was well explained by the pH effect. Treatment by more concentrated H2SO4 led to the deterioration of the ZFA structure and a decrease in the cation exchange capacity. Treatment by 0.01 mol/L H2SO4 improved the removal efficiency of phosphate by ZFA at all initial P concentrations, while the treatment by concentrated H2SO4 （≥0.9 mol/L） resulted in a limited maximum phosphate immobilization capacity （PIC）. It was concluded that through a previous mild acid treatment （e.g. 0.01 mol/L of H2SO4）, ZFA can be used in the simultaneous removal of NH4＋ and P at low concentrations simulating real effluent.     

镁盐对高速铁路列车粪便污水中磷回收的响应面法优化研究

通过响应面Box-Behnken实验设计,对镁盐回收高速铁路列车(高铁)粪便污水中磷进行优化研究,并对回收的产物进行分析.考察了p H值(8~10)、镁磷元素物质的量比(2~6)、反应时间(5~25 min)和温度(5~25℃)等条件对磷回收率的影响.结果表明,镁盐回收高铁粪便污水中磷的最优参数为:p H为9.5,镁磷元素物质的量比为5.7、反应时间为6.4 min、温度为5.0℃,磷的回收率响应值可达到95.3%.傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)分析回收产物,表明主要的物质为磷酸铵镁,可能存在一定磷酸镁.能量弥散X射线(EDAX)分析回收产物,得到物质中磷元素的质量分数为17.1%.研究结果表明,运用镁盐从高铁粪便污水回收磷是可行的,具有一定的参考和借鉴意义.     

固定化混合菌Z1对制革废水Cr3+和OPnEO的同步去除及其响应面法优化

以微紫青霉菌B5和醋酸钙不动杆H1按照1∶1配置成混合菌Z1,并分别以聚乙二醇、改性秸秆、海藻酸钠对混合菌Z1进行包埋,探究其对Cr~(3+)和OPnEO的同步去除处理情况,结果得到OPnEO的去除率分别为53.42%、46.29%、55.14%;而Cr~(3+)的去除率分别达到58.41%、54.24%、60.95%,确定海藻酸钠为Z1的最佳包埋材料.以Cr~(3+)去除率为响应值,利用Plackett-Burman实验确定Cr~(3+)的初始浓度、pH值、温度为影响混合菌Z1去除Cr~(3+)的3个主要因素;运用最陡爬坡实验设计,结合Box-Behnken实验设计及响应面法分析,确定海藻酸钠固定化混合菌Z1在初始pH 7.64、Cr~(3+)初始浓度856.34 mg·L~(-1)、温度30.39℃、OPnEO初始浓度950 mg·L~(-1)、外加2 m L胰蛋白胨条件下培养7 d,Cr~(3+)的去除率达到77.69%,比单因素实验条件下Cr~(3+)的去除率提高7%.