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.     

腐殖酸铝盐絮凝体的动态特性

通过显微摄影分析研究了腐殖酸铝盐絮凝体成长的动态过程以及在混凝过程中絮凝体构造(分形维数)的变化规律.结果表明,在腐殖酸混凝过程中,随搅拌历时延长,絮凝体粒径不断成长变大,最终达到平衡状态.随着絮凝体的成长,其构造呈现由密实逐渐向疏松过渡的过程,空隙率变大,二维分形维数由初期的1.8左右下降到1.4左右.絮凝体分形维数D_f和粒径d_f之间具有D_f=Ad_f^-     

铝盐铁盐的混凝机理及特性探讨

在水处理中,最常用的无机混凝剂为铝盐和铁盐。要了解其混凝机理必须首先了解它们在溶液中的存在状态。铝盐铁盐极易溶于水,其存在状态与溶液pH值有直接关系。 1 铝盐在水中的存在状态及混凝机理当pH值小于3时,水溶液中Al~(3 )以水合铝络离子Al(H_2O)_6~(3 )的状态存在,如果pH值升高,水合铝络离子就会发生配位健离解,生成各种羟基铝离子,pH值再升高,水解逐级进行,从单核单羟基水解为单核三羟基,最终将产生氢氧化铝化学沉淀而析出,     

水中天然有机物混凝过程的光学在线监测及控制

以腐殖酸为去除对象，用光散射颗粒分析仪（PDA）对水中天然有机物的混凝过程进行在线监测，结果表明PDA输出信号（FI曲线）的特征值与絮凝体粒径和有机物去除率之间具有相关性，在弱酸性（pH=5.0)T和中性（pH=7.0)条件下，通过合理控制混凝剂投量，腐殖酸的TOC去除率可达50％，UV254去除率可达80％－90％，但pH=7.0时的投量为pH=5.0的5倍以上，在pH＝5．0的条件下，吸附电和中是有机物混凝的主要机理，但在混凝剂投量非常高的情况下，卷扫絮凝也起重要作用。在pH=7.0条件下，卷扫絮凝则是有机物混凝的主要机理。     

混凝过程中铝与聚合铝水解形态的动力学转化及其稳定性

采用Ｆｅｒｒｏｎ逐时络合比色法，并结合电泳测定研究了混凝过程中氯化铝和聚合氯化铝的水解形态动力学转化及稳定性。结果表明，ＡＣ在混凝过程中所形成的水解形态完全不同于ＰＡＣ的预制水解聚合形态，其电荷及分子量均明显低于聚合铝且不稳定，ＡＣ随混凝条件如投加浓度、ＰＨ和混合时间而变，而ＰＡＣ－２５水解聚合形态不随混凝条件变化，始终保持稳定状态，ＡＣ水解沉淀规律与理论计算相符并形成无定形Ａｌ（ＯＨ）３絮体颗粒     

腐殖酸絮凝体的形态学特征和混凝化学条件

以腐殖酸为混凝去除对象 ,通过图像法观察腐殖酸絮凝体的形态 ,研究了在混凝过程中以及不同化学条件下絮凝体分形维数的变化规律 .实验结果表明 ,在弱酸性 (pH =5 .0 )条件下形成的絮凝体比在中性 (pH =7.0 )条件下形成的絮凝体分形维数高 ,具有较密实的构造 .在该条件下 ,随搅拌历时的延长 ,絮凝体的分形维数有下降的趋势 .当铝盐投药量很高时 ,形成的絮凝体分形维数也降低 ,说明网扫絮凝为主要混凝机理时 ,絮凝体构造比较松散     

新生态二氧化锰对水中腐殖酸的强化混凝性能研究

采用KMn O4氧化Mn SO4的方法制备新生态二氧化锰,利用在线投加的方式研究了新生态二氧化锰强化混凝去除水中腐殖酸的效果,评价了新生态二氧化锰的形态、投加量、p H值、投加方式、投加顺序等因素对强化混凝效果的影响。结果表明,当聚合硫酸铝的加量为2 mg/L,加入10 mg/L的新生态二氧化锰强化混凝,UV254和高锰酸盐指数的去除率分别由未加入新生态二氧化锰时的9.2%和2.5%提高至55.0%和38.9%。正交试验表明p H值对混凝效果影响最显著,新生态二氧化锰投加量、慢速搅拌时间对混凝效果的影响均较小;在p H为4.0,水中总固体颗粒物含量为20 mg/L,新生态二氧化锰加量为10 mg/L,慢搅40 min时,UV254和高锰酸盐指数的去除率分别可达71.2%和61.2%。说明新生态二氧化锰对于混凝去除水中的腐殖酸具有强化促进作用。     

应用强化混凝过程控制水中的剩余腐殖酸与残留铝

为达到最大的腐殖酸去除和最小的铝残留,采用了强化混凝技术,研究了各因素对混凝过程的影响.实验结果表明,在20℃,pH为6～6.5,AlCl₃投加量为0.5×10^-3mol/L的条件下,控制水中的剩余腐殖酸在0.04 cm^-1以下,并能同时有效控制残留铝在0.1 mg/L左右.加入0.01 mol/L的CaCl₂对混凝效果有一定的促进作用.同时由于原水中悬浮颗粒随季节变化,模拟了不同投量的高岭土对腐殖酸去除过程的影响.     

不同铝形态去除水中腐殖酸的混凝特性

制备了碱化度为2.4、以Al13,为主要成分的聚合铝PAC-All13和碱化度为2.4、以Al30为主要成分的高聚聚合铝PAC-Al30.采用烧杯混凝实验,通过絮体颗粒生长、电中和能力、pH和混凝剂投量对混凝效果的影响,比较了PAC-Al30、PAC-Al13,和AIC3,混凝去除水中腐殖酸的行为,并考察了水中残留铝的含量.实验结果表明,3种混凝剂的絮体形成能力由强到弱为PAC-Al30>PAC-Al13>AlCl3.与AlCl3相比, PAC-Al13和PAC-Al30的适用pH范围更宽,为5.0～8.0.PAC-Al30和PAC-Al13,的电中和能力差别不明显;由于更强的吸附和架桥作用,在低投量下PAC-Al30表现出更好的混凝效果,而且PAC-Al30比AlCl3和PAC-Al13有更宽的有效投量范围,为0.08～0.64mmol/L.对于腐殖酸含量为10m/L的水样,在pH为7.0,投量为0.16mmol/L下, PAC-Al30对腐殖酸去除率达到98.5%,此时出水残留铝浓度为0.066mg/L.结果证实Al30是可用于水中腐殖酸去除的一种新型的混凝/絮凝活性成.     

混凝过程中铝盐水解聚合反应平衡的流体动力学控制

为了明确混凝过程中搅拌剪切等动力学因素对铝盐水解聚合反应平衡的影响,采用配制模拟水样作为混凝水系,用Ferron逐时络合比色法对水解产物形态进行表征,并将获取结果与用去离子水组成的纯净水系获取的结果进行对比分析.同时,研究了模拟混凝水系中搅拌剪切条件对铝盐水解反应产物形态分布的影响,考查了铝盐的碱化度和模拟混凝水系的pH值对混凝体系中搅拌剪切条件作用于铝盐水解产物形态分布的影响,并提出了体系搅拌剪切条件影响混凝水系中铝盐水解反应平衡的作用机理.结果表明,混凝过程中的铝盐水解产物形态分布明显受到体系搅拌剪切条件的影响,并且随着混凝水系中铝盐水解程度的增大和转化率的提高,铝盐的水解产物形态分布受到反应体系中搅拌剪切条件的影响加大.     

絮体老化与调节对回流进水及混凝的影响机制

为探索絮体老化与pH值调节对回流进水颗粒组成及混凝的影响,采用激光粒度仪进行了絮体粒径分析并通过Al(OH)₃胶体(Al-gel)的老化实验探究了老化与pH值调节对絮体形态及性质的内在影响机制.结果表明,原水颗粒物粒径呈现单峰分布,絮体回流进水颗粒物粒径呈现双峰分布,并且回流进水颗粒d₅₀随着絮体老化时间的增加而减小;由于絮体回流提高了颗粒物与混凝剂接触机率和碰撞效率,因此加快了絮体的生长;絮体在pH=5的环境下老化12h后进行回流混凝的絮体粒径生长速率最高(1.16μm/s)并且生成的絮体具有较大的分形维数(2.35).Al-gel的老化实验结果表明,絮体老化过程会涉及羟桥反应和结晶反应并导致絮体的表面活性基团数量减少,从而不利于与原水颗粒物的相互作用.pH值调节对絮体产生不同的影响,p H=5的条件下进行老化会加速絮体的羟桥反应和结晶反应,而p H=9的条件下进行老化则会涉及溶解-沉淀-结晶反应.     

铜绿微囊藻对混凝除氟的促进作用及机理分析

以铜绿微囊藻、氯化铝（AlCl₃·6H₂O）为研究对象,通过三维荧光、场发射扫描电镜等表征,探究了藻类对氟化物混凝去除机制的影响.结果表明,在pH值为7.0,8.0,9.0,Al投加量在20.0~80.0mg/L的条件下,铜绿微囊藻对混凝除氟有明显的促进作用,其促进作用主要在于藻絮体对氟的表面吸附.铜绿微囊藻与氯化铝水解产物通过吸附架桥和网捕卷扫作用,聚集成较大较多的絮体.絮体粒径越大,除氟率越高.pH值为7.0,Al投加量为40.0mg/L时,絮体粒径达到最大值500μm,此时氟去除率最高,为77.37%;当Al投加量为80.0mg/L时,藻细胞破损严重,有机物过多释放,对混凝除氟起阻碍作用.絮体破碎吸附实验结果表明,对絮体进行一定强度破碎可以增加吸附位点,从而提高氟的去除率;但破碎强度过大,絮体粒径过小,对氟的吸附效率亦会降低.     

苯酚三维荧光光谱特征参数影响因素的研究

用三维荧光光谱法研究了不同离子浓度,pH值对苯酚荧光光谱特征参数的影响,并探讨了腐殖酸对苯酚的荧光猝灭效应.结果表明,天然水中9种常见离子Na+、Mg2+、Ca2+、K+、NH4+、Cl-、HCO3-、SO42-、HPO42-对苯酚的荧光光谱形状和荧光强度基本无影响;NO3-的存在会使苯酚的荧光强度发生变化,荧光强度随着NO3-浓度增大而减小.苯酚在酸性和碱性条件下的存在形式不同,致使pH值对其荧光光谱特征参数影响较大:在酸性条件下,荧光强度基本保持不变;在碱性条件下,由于羟基的电离使荧光强度很弱.腐殖酸的存在使苯酚发生荧光猝灭,采用Stern-Volmer方程修正式对实验猝灭结果进行拟合,得到的拟合结果较好,相关系数为0.9995.     

Ultrafiltration with in-line coagulation for the removal of natural humic acid and membrane fouling mechanism

Experimental and theoretical analysis were made on the natural humic acid removal and the membrane fouling of ultrafiltration （UF） with in-line coagulation. The results showed dissolved organic carbon （DOC） and UV254 removals by the UF with in-line coagulation at pH 7 were increased from 28% to 53% and 40% to 78% in comparison with direct UF treatment respectively. At the same time, the analysis of high performance liquid chromatography showed that UF with coagulation had significant improvement of removal of humic acid with molecular weights less than 6000 Da in particular. Compared to direct UF, the in-line coagulation UF also kept more constant permeate flux and very slight increase oftransmembrane pressure during a filtration circle. Two typical membrane fouling models were used by inducing two coefficients Kc and Kp corresponding to cake filtration model and pore narrowing model respectively. It was found that membrane fouling by pore-narrowing effect was effectively alleviated and that by cake-filtration was much decreased by in-line coagulation. Under the condition of coagulation prior to ultrafiltration at pH 7, the cake layer formed on the membrane surface became thicker, but the membrane filtration resistance was lower than that at pH 5 with the extension of operation time.     

水中聚乙烯微塑料风化行为对混凝过程的影响

以地表水中丰度较高的聚乙烯（PE）微塑料作为研究对象,开展吸附和混凝试验,在解析PE微塑料对水中有机物吸附能力的基础上,用氙灯对PE微塑料进行光老化以模拟微塑料在自然条件下的风化行为,深入研究PE微塑料风化行为对混凝过程的影响。结果表明：粒度为50~200目的PE微塑料对有机物的吸附量为310~350 mg/g（以碳计）,不存在显著的吸附性能差异。在混凝过程中,相较于未添加PE微塑料的情况,添加未风化的PE微塑料会降低有机物去除率,而添加风化PE微塑料则能明显提升有机物去除率。同时,混凝过程对风化PE微塑料的去除率高于未风化PE微塑料,表明PE微塑料的风化行为有利于其在混凝过程中被去除。根据混凝过程中絮体特征可知,PE微塑料的风化行为对形成絮体的尺寸影响极小,但能显著提高絮体的生长速度。

     

Effects of humic acid on recoverability and fractal structure of alum-kaolin flocs

Particle surface characteristics, floc recoverability and fractal structure of alum-kaolin flocs were investigated using in situ particle image velocimetry (PIV) and microbalance with or without humic acid. Experimental results indicated that the zeta potential of kaolin particle surface after adsorption of humic acid was related with humic acid concentration and its acid-base bu ering capacity. Adsorption of humic acid resulted in more negative electrophoresis on the particle surface. Coagulant dosages for particles to form flocs would increase with increasing humic concentration. PIV was used to evaluate floc structural fragmentation, floc surface erosion as well as recoverability after high shear. It was found that the floc size during the steady phase of growth was small, while the regrowing capability decreased in the presence of humic acid. The recoverability was closely related with floc breakage modes including floc structural fragmentation and floc surface erosion. The fractal dimensions of alum-kaolin flocs by mass-size method based on microbalance would decrease with increasing humic concentration. This study proved that humic acid had adverse influences on the performance of coagulation process.     

混凝和强化混凝对印染废水中锑(Ⅴ)的去除特性

印染废水中锑的排放标准日趋严格,是印染废水处理面临的新挑战.以混凝和强化混凝去除印染废水中锑(Ⅴ)为目标,发现聚硫酸铁(PFS)混凝剂对印染废水中锑(Ⅴ)的去除效率显著优于铁铝复配混凝剂和铝盐混凝剂,去除效率达97.4%,出水锑(Ⅴ)浓度可达4μg·L~(-1).酸性条件(低水解度)有利于PFS生成Fe(a)活性组分和静电吸引、锑(Ⅴ)迁移,且絮体颗粒较小,促进PFS混凝除锑(Ⅴ)效率;酸性条件下PFS除锑(Ⅴ)效率是中性条件的1.27倍,处理出水中锑(Ⅴ)浓度仅为中性条件的33.3%.PFS投加量与除锑(Ⅴ)效率符合反比例模型.在较高锑(Ⅴ)浓度下,提升PFS投加量可提高除锑(Ⅴ)效率,但在较低锑(Ⅴ)浓度下,提升PFS投加量对除锑(Ⅴ)效率的促进较小.PFS絮体回流与混凝沉淀串联或耦合可显著提升印染废水中锑(Ⅴ)的去除效率,其除锑(Ⅴ)效率分别是单一PFS混凝沉淀的1.14倍和1.32倍,可有效降低出水锑(Ⅴ)浓度并节约PFS投加量和减少污泥生成量.其中混凝-絮体回流耦合工艺中,最佳絮体回流比例为100%.     

基于HYDRUS-1D模型的植物根系对人工基质水分特征曲线参数的影响

为了定量揭示绿色屋顶植物根系对人工基质水力特性的影响,选用两种景天属植物（垂盆草和佛甲草）及两种人工基质（珍珠岩和蛭石）进行水分及溶质运移实验,基于HYDRUS-1D模型反演人工基质水分特征曲线参数,以此分析植物根系所引起的人工基质水分特征曲线参数的变化.结果发现,植物根系使两种人工基质残余含水率θ_r降低、权重系数w增加.不同植物根系对两种人工基质饱和含水率θ_s的影响不同, 体现为垂盆草根系相较佛甲草根系对θ_s的影响范围更小.植物根系对人工基质吸力参数α₁、α₂的改变效应随人工基质种类发生变化,表现为珍珠岩基质α₁、α₂均因垂盆草根系得以提高、因佛甲草根系而降低,蛭石基质α₁、α₂则因植物根系分别降低和增加.研究结果可为绿色屋顶 植物-人工基质结构优化提供科学依据.     

Nano-TiO2回收过程中SO42-对不同混凝剂混凝过程的影响

为了降低纳米TiO₂使用成本,采用不同混凝剂对纳米TiO₂悬浊液进行固液分离.通过考察浊度去除率、出水pH值的变化情况,并结合X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶红外光谱（FTIR）、固体核磁（NMR）、扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）表征,探究了纳米TiO₂回收过程中SO₄^2-对不同混凝剂混凝过程的影响.结果表明,当使用AlCl₃作混凝剂时（0.1mmol/L）,SO₄^2-浓度从0.0mmol/L增加到20.0mmol/L,浊度去除率降低了0.80%,絮体粒径从450μm下降到215 μm,而强度因子无明显变化.低聚合态的Al_a不与SO₄^2-结合,混凝过程中通过吸附架桥和网捕卷扫的作用形成大量无定形的Al （OH）₃.当使用Al₁₃作混凝剂时,再生长后絮体的粒径随着SO₄^2-浓度的增加而下降,S-O峰的红移证明有新的含S聚合物产生,Al 2p的峰均向较高的结合能移动证明生成的絮体不是Al （OH）₃.