共价键型复合高分子絮凝剂的制备和混凝性能研究

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混凝沉淀是饮用水处理和废水处理常用的单元技术,其效果主要取决于混凝剂的种类和性能。无机-有机复合高分子絮凝剂兼具无机絮凝剂和有机絮凝剂的优点,可提高絮凝效果,降低处理成本,有利于去除新兴特殊污染物。制备无机组分和有机组分以共价键结合的复合高分子絮凝剂已成为絮凝剂研发的趋势。  论文采用3-三乙氧基硅基丙基三甲基氯化铵和氯化铝合成了一种新型的共价键型复合高分子絮凝剂。通过引入特定的强碱性离子交换基团,使絮凝剂在混凝过程中不仅可以去除水中的憎水性大分子物质,还可以去除小分子溶解性物质双氯芬酸。应用多种分析方法(如红外光谱、zeta电位测定、透射电镜等)系统研究了共价键型复合高分子絮凝剂的制备参数(碱化度、Si/Al摩尔比等)对絮凝剂结构形态和荷电特征的影响,对其除浊脱色性能进行了分析,最后研究了共价键型复合高分子絮凝剂对双氯芬酸的混凝去除效果。  以3-三乙氧基硅基丙基三甲基氯化铵为硅源的共价键型复合高分子絮凝剂具有较高的稳定性。在总铝浓度(AlT)为0.2 mol/L时,共价键型复合高分子絮凝剂在Si/Al摩尔比为0.6、B值为2.5时依然保持稳定。与常规的硅铝复合絮凝剂相比,共价键型复合高分子絮凝剂保持稳定的Si/Al摩尔比上限和B值上限有了大幅提高。由红外光谱可知,制备的新型絮凝剂中有机组分和无机组分通过共价键结合,强碱性离子交换基团通过此共价键嫁接于絮凝剂中。  对共价键型复合高分子絮凝剂的物理化学特征进行了研究。制得的共价键型复合高分子絮凝剂均为酸性,其pH值随着Si/Al摩尔比和B值的增大而升高;其zeta电位随着Si/Al摩尔比的增大逐渐升高,随着B值的增大逐渐降低。由透射电镜可知,B值为2的共价键型复合高分子絮凝剂聚集体较容易形成网状的密实结构,B值为2.5的共价键型复合高分子絮凝剂中存在许多游离的聚合体,聚合体尺度在几十到几百纳米之间。  共价键型复合高分子絮凝剂对常规污染物质的絮凝性能优异,可以高效去除水中的浊度及色度。B值和Si/Al摩尔比对该絮凝剂的混凝效果有明显的影响。共价键型复合高分子絮凝剂可高效去除水中的双氯芬酸,而常规絮凝剂对这类物质几乎不能去除。新型絮凝剂对双氯芬酸的去除效果随着Si/Al摩尔比和B值的增大而增大,去除基本不受体系pH影响。在双氯芬酸接近环境浓度时,新型絮凝剂仍对其有很好的去除效果,表明该絮凝剂在废水深度处理或饮用水处理中具有很大的应用潜力。
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