无机高分子复合絮凝剂聚硅硫酸盐处理印钞废水研究

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1、南昌大学硕士学位论文无机高分子复合絮凝剂聚硅硫酸盐处理印钞废水研究姓名：蒋文天申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：邱祖民20081225摘要摘要本文由三部分构成。首先，用分析纯或工业级试剂制备的高分子絮凝剂聚硅硫酸铁铝(PSFA)用于处理印钞浓缩废水。实验结果表明，在PSFA最佳用量为30．339／L时，色度和COD的去除率分别为98％和85．00％。与传统絮凝剂硫酸铝比较：PSFA在COD去除、色度去除、滤渣产量、滤渣脱水性能方面均有明显优势。且PSFA的使用为去除高劳动强度的板框压滤操作提供了可能。X

2、RD结果表明PSFA以无定形形式存在。FTIR研究表明PSFA中铁离子、铝离子及其水解产物与聚硅酸形成了多羟基的高分子聚合物。结合混凝机理及前人的研究成果，认为PSFA兼具了无机絮凝剂的电性中和能力和有机高分子絮凝剂的吸附架桥能力，且后者在絮凝过程中起主要作用。其次，基于“以废治废"理念，以含铝(和含铁酸性废水)为主要原料，制备无机高分子絮凝剂聚硅硫酸盐，并用之处理印钞超滤浓缩废水。实验结果表明：仅以含Al”酸性废水为原料制备絮凝剂，在最佳投药量为140mL／L的条件下，印钞超滤浓缩废水的色度和COD去除率分别

3、达到98％和89．88％；对于以含A13十酸性废水和钛白废水为原料制备絮凝剂，最佳条件下制备的絮凝剂，其最优投药量为160mL／L废水，废水色度去除率为99％，COD去除率为90．70％。废水温度的提高有利于COD的去除。对絮凝剂的FTIR表征发现，该絮凝剂并非各种原料组分简单的混合，而是形成了新的高分子聚合物。第三，以MATLAB为平台，编写二维扩散限制凝聚(单体)(DLA)模型程序、扩散限制凝聚(团簇)(DLCA)，模拟絮体的生成，计算分形维数，空隙率等参数。DLA模拟结果表明：随着凝聚粒子数目从200增加

4、到20000，回旋半径法计算的模拟絮体分形维数从1．75下降到1．30，盒子算法的模拟絮体分形维数从1．70下降到1．40，模拟絮体的空隙率则从0．75上升到O．95。分析模拟结果发现，由于已凝聚粒子的屏蔽作用，模拟絮体的结构呈现内部致密，外部疏松的特点。DLCA模拟结果表明：模拟絮体的分形维数在l，40左右。实际过程中，以硫酸铝作为絮凝剂处理印钞废水，发现絮体的实际平均分形维数在1．3647．1．5048之间，且随废水浓度增加而减少；以PSFA作为絮凝剂处理印钞废水，发现絮体的分形维数随絮凝剂用量呈现先升高后

5、下降的趋势，分形维数在1．09．1．40之间。DLCA模型模拟絮体在分形维数和形态上更接近印钞废水经PSFA处理生成的絮体。找出了获得致密或疏松絮体的条件。关键词：无机高分子絮凝剂；水处理；印钞浓缩废水；废物利用；絮体；分形；模拟AbstractThispaperiscompositedbythreeparts．First，anewkindofinorganicpolymericflocculants(IPFs卜—．polysilicateferro·aluminumsulfate(PSFA)wasprepar

6、edansdadoptedtotreatbanknoteprintingwastewater．Experimentsrevealedthatmaximalcolourremovalefficiencyof98％andCODremovalefficiencyof85．00％couldbeachievedattheoptimaldosageof30．339／L．AndthecolourandCODremovalresultstreatedbythePSFAflocculantwerecomparedwiththos

7、etreatedbyaluminumsulfate．ExperimentalresultsshowedthatthemostattractingpartsofPSFAascomparedwiththatofA12(504)3were：lowerCODandcolourcontainedeffluents；lessquantityandvolumesludge；betterdewateringbehaviourandsolid—liquidseparationfloes；providingapossibility

8、toeliminatethehighlaborintensityplate—framepressureprocedureandreplaceitbyordinaryfiltration．Therefore，theusingofPSFAgenerallyofferedalowercostofoperationandmaintenancechoicetotreatbanknoteprint