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

综述了微生物絮凝剂的产生和培养条件 ,同时讨论了微生物絮凝剂的絮凝反应条件 ,反应机理和在废水处理中的应用 ,提供了今后的研究方向。     

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.     

耐高氨氮异养硝化-好氧反硝化菌TN-14的鉴定及其脱氮性能

从环境中筛选出1株耐高氨氮、具有产絮、异养硝化-好氧反硝化能力的新菌株TN-14,对其进行生理生化特征及分子鉴定、异养硝化-好氧反硝化能力以及产絮性能的考察,并研究其与耐氨氮能力以及对高氨氮猪场废水的除污性能.根据菌株生理生化特征以及分子鉴定结果,可初步确定菌株TN-14为不动杆菌Acinetobacter sp..异养硝化反应体系中,24 h内菌株TN-14对氨氮、总氮的去除率分别达到97.13%和93.53%;硝酸盐反硝化体系中,24 h内硝态氮从94.24 mg·L-1降到39.32mg·L-1,硝态氮的去除率达到58.28%,反硝化速率为2.28 mg·(L·h)-1;亚硝酸盐反硝化体系中,亚硝态氮从反应初始浓度97.78 mg·L-1下降到21.30 mg·L-1,亚硝态氮去除率达78.22%,反硝化速率为2.55 mg·(L·h)-1.菌株TN-14具有良好的产絮特性,其培养液对0.4%的高岭土悬浊液的絮凝率可达94.74%;菌株TN-14能够在氨氮高达1200 mg·L-1的环境下生长.菌株TN-14对实际猪场废水中的COD、氨氮、总氮和总磷去除率分别达到85.30%、65.72%、64.86%和79.41%,在实际高氨废水生物处理中具有良好的应用前景.     

选煤厂煤泥水澄清处理技术研究进展

煤泥水是选煤过程重要的工作介质．同时也是煤炭湿法加工过程产生的工业废水。煤泥水外排会严重破坏矿区生态环境,因此必须澄清处理后循环使用。分别从处理工艺、絮凝药剂和系统控制三个方面综述了国内外煤泥水处理相关技术研究进展,并总结了目前存在的问题,提出了一些建议。     

麦饭石矿物材料絮凝剂的制备及特性研究

利用矿物材料麦饭石高含铝量的组分特性,根据絮凝过程的基本原理,初次研制了具有特殊絮凝效果的无机絮凝剂。使用XRD分析仪和SEM扫描电镜对原材料和处理后的絮凝剂表面特性进行了表征分析,以水质的浊度和COD为处理目标函数,深入考察了投加量和p H的影响,得到了最佳的操作条件,并使用了Zeta电位仪,进一步探讨了絮凝前后水中Zeta电位对絮凝效果的影响。在投加量为600mg/L,p H为8时,污水浊度和COD去除率分别可以达到96.22%和82.50%,且絮凝过程具有矾花大、结构紧实、沉降速度快等特点。     

有机-无机杂化絮凝剂PAM-PAFC的合成与表征

采用过硫酸铵（（NH4）2S2O8）-亚硫酸氢钠（NaHSO3）复合引发体系引发丙烯酰胺（AM）单体聚合,合成了一种新型有机-无机杂化絮凝剂聚丙烯酰胺-聚合氯化铝铁（PAM-PAFC）。以产物的特性黏度（η）为依据,逐个探讨了聚合时间、聚合温度、引发剂质量分数和单体质量分数对特性黏度的影响。结果表明,在聚合时间为4 h、聚合温度为50℃、引发剂质量分数为0.5%以及单体质量分数为20%的时候,产物的特性黏度达到最大值513.78 mL·g-1,此条件即为杂化絮凝剂PAM-PAFC的最佳合成条件。电导率分析、红外光谱分析以及差热-热重分析都表明PAM-PAFC链端的-SO42-与带正电荷的羟基铁、羟基铝粒子以离子键的形式相连接。扫描电镜分析表明杂化絮凝剂PAM-PAFC有着明显的空间网状结构。对高岭土-腐殖酸模拟水样的絮凝效果研究表明,达到相同的剩余浊度的条件下,需要投加的杂化絮凝剂PAM-PAFC的量远远低于复配絮凝剂PAM-PAFC。     

高分子重金属絮凝剂CSAX处理铅锌废水

合成了高分子重金属絮凝剂交联淀粉聚丙烯酰胺黄原酸酯（CSAX）,研究了该絮凝剂处理铅锌废水的效能,考察了各因素对CSAX捕集Pb2+和Zn2+效果的影响,并将其应用于实际铅锌冶炼废水的处理以进行验证。结果表明,CSAX对Pb2+和Zn2+的捕集效率较高,Pb2+去除率达95%以上,Zn2+去除率可达90%。pH值对CSAX去除Pb2+（Zn2+）有一定的影响,在pH2+（Zn2+）的去除;EDTA明显抑制对Pb2+（Zn2+）的去除;相比之下,碱金属、碱土金属以及部分配位能力弱的阴离子对Pb2+和Zn2+的去除率影响不大。     

响应曲面法中BBD和CCD在优化巯基乙酰化壳聚糖制备条件中的比较

以壳聚糖(CTS)和巯基乙酸为主要原料,通过酰胺化反应将巯基引入到CTS高分子链上,制备出高分子重金属絮凝剂巯基乙酰化壳聚糖（MACTS）。以含Cd(II)水样为考察目标,采用响应曲面法中的BBD和CCD实验对MACTS的制备条件进行优化,从残差分析、方差分析、响应面分析和优化条件等方面对BBD法和CCD法进行比较。结果表明,BBD法和CCD法建立的二次多项式模型回归性分别为显著和非常显著,模型选择均合理;BBD法和CCD法拟合模型的决定系数R2分别为0.871 0、0.919 7,模型相关性均较好;通过BBD法和CCD法优化制备条件后的MACTS处理含Cd(II)水样,Cd(II)的最低剩余浓度分别为0.83、0.76 mg·L-1。在优化MACTS的制备条件上采用CCD法更优于BBD法。     

阳离子聚丙烯酰胺类絮凝剂PAD的合成及优化

为了提高阳离子絮凝剂的絮凝性能,选用阳离子疏水表面活性单体DBC和亲水单体AM,以EDTA-2Na为络合剂,以AIBN和APS-NaHSO₃为复合引发剂,采用水溶液聚合法制得一种新型阳离子聚丙烯酰胺类絮凝剂P(AM-DBC) (PAD)。此方法具有工艺操作简单、无需添加其他模板和表面活性剂、产物的相对分子质量高和转化率高等优势。单因素实验结果表明,当总单体质量分数为40%、单体摩尔比n(AM)∶n(DBC)=7∶3、pH=4.0、反应温度为60 ℃、EDTA-2Na的浓度为0.5%时,产物PAD的特性黏数为1 018.7 mL·g⁻¹,转化率可达97.2%。采用响应曲面法的Box-Behnken模型对实验参数进行了优化,根据预测出的实验参数,修正后进行了平行实验。当总单体质量分数为42%、EDTA-2Na的浓度为0.56%、pH=4、反应温度为60 ℃时,合成的PAD的特性黏数为1 027.1 mL·g⁻¹,预测值与实验值的误差仅为0.497%,可以较好地吻合,从而得到PAD的最优制备方法。制备的PAD性能优良,为工业化生产提供了依据,可以广泛应用于含油废水的处理。