硼聚硅酸金属盐—壳聚糖复合絮凝剂的制备及净化效果研究

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1、学校代码10459学号或申请号201512222728密级硕士学位论文硼聚硅酸金属盐-壳聚糖复合絮凝剂的制备及净化效果研究作者姓名：刘萍导师姓名：李桂荣副教授学科门类：工学专业名称：市政工程培养院系：水利与环境学院完成时间：2018年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterStudyonPreparationandPurificationEffectofBorosilicateMetalSalt-ChitosanCompositeByPingLi

2、uSupervisor:Prof.GuirongLiMunicipalengineeringWaterConservancyandEnvironmentMay,2018摘要摘要絮凝法因操作简便，净化效果好而被广泛应用在水处理中。在絮凝过程中，絮凝剂的优劣是影响整个过程的关键性因素。本文主要以硅酸钠、硫酸铝、硫酸铁（硫酸锌）、四硼酸钠和壳聚糖等为主要原料，分别制备了硼聚硅酸铝铁-壳聚糖复合絮凝剂（PSAFB-CTS）和硼聚硅酸铝锌-壳聚糖复合絮凝剂（PSAZB-CTS），对这两种复合絮凝剂进行结构表征，并对其净化效果进行研究

3、。两种复合絮凝剂的制备。以高岭土模拟水为处理对象，研究n(Al)/n(Si)、n(Fe)/n(Si)或n(Zn)/n(Si)、n(B)/n(Si)、m(CTS)/m(Si)、熟化pH、熟化时间和投加量等因素对硼聚硅酸铝铁-壳聚糖絮凝剂（PSAFB-CTS）和硼聚硅酸铝锌-壳聚糖絮凝剂（PSAZB-CTS）的絮凝效果影响，结果表明：硼聚硅酸铝铁-壳聚糖絮凝剂（PSAFB-CTS）的最优制备条件为n(Al)/n(Si)=0.4，n(Fe)/n(Si)=0.1，n(B)/n(Si)=0.2，m(CTS)/m(Si)=0.08，熟

4、化pH为2。硼聚硅酸铝锌-壳聚糖絮凝剂（PSAZB-CTS）的最优制备条件为n(Al)/n(Si)=0.4，n(Zn)/n(Si)=0.3，n(B)/n(Si)=0.2，m(CTS)/m(Si)=0.08，熟化pH为2。采用红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）对两种复合絮凝剂进行表征。红外光谱显示两种复合絮凝剂相对于硼聚硅酸金属盐和壳聚糖产生了新的吸收峰；从聚硅酸、壳聚糖和复合絮凝剂的X射线衍射可以看出，三者特征峰的位置不在相同范围内，且Al2(SO4)、Fe2(SO4)、ZnSO4、Na2B4O

5、7、Al2O3、Fe2O3、Fe3O4和SiO2等物质的特征峰基本上没有被识别出来；从两种复合絮凝剂的扫描电镜上观察，PSAFB-CTS整体上形态均匀，比较紧密，形状呈现片状或针状结构且交联在一起，这种结构增强了吸附能力；PSAZB-CTS主要以团簇形式存在，表面紧密，具有很强的网捕卷扫作用。以实际河道水为处理对象，研究两种复合絮凝剂与其单体、PAC的对比实验。结果表明：PSAFB-CTS在去除浊度、COD和叶绿素a方面效果最好，投加量为7mL/500mL时最高去除率分别为97.72%、60.2%和99.64%；在去除色度

6、方面，PSAZB-CTS的去除效果最好，投加量为7mL/500mL时最高色度去除率可达到66.05%。此外，PSAFB-CTS和PSAZB-CTS絮凝后水中残留铝的浓度分别为0.10mg/L和0.11mg/L，满足标准中残留铝含量小于0.2mg/L的要求。I摘要研究表明，本研究制备的PSAFB-CTS和PSAZB-CTS是高效、安全、环保的絮凝剂，具有很好的研究前景和推广应用价值。关键词：絮凝；硼聚硅酸铝铁-壳聚糖（PSAFB-CTS）；硼聚硅酸铝锌-壳聚糖（PSAZB-CTS）；制备条件；叶绿素aIIAbstractAb

7、stractFlocculationmethodiswidelyusedinwatertreatmentbecauseofitssimpleoperationandgoodpurificationeffect.Intheflocculationprocess,thequalityofflocculantsisthekeyfactorthataffectsthewholeprocess.ThisarticleuseNaSiO4,Al2(SO4)3,Fe2(SO4)3(orZn(SO4)),Na2B4O7,CTSasthema

8、inrawmaterialstopreparePSAFB-CTSandPSAZB-CTS.Wecharacterizethestructureofthetwocompositeflocculantsandstudyontheirpurificationeffect.Themainresearchcont