含硅无机高分子复合絮凝剂的合成与应用.研究

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1、上海师范大学硕士学位论文论文独创性声明本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中做了明确的声明并表示了谢意。黼～：阀犯期：论文使用授权声明。8、汐岁．哆本人完全了解上海师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定。61⋯⋯阀友聊躲触嗍垃吐吵上海师范大学硕士

2、学位论文第一章绪论1．1絮凝剂概况1．1．1絮凝剂在水处理中的应用近年来随着我国社会经济的迅速发展，用水量和废水排放量均持续增加。无论是饮用水还是工业废水，都要经过净化才能使用或排放。据统计，目前我国有400多个城市缺水，缺水量超过70亿m3／a，每年造成的经济损失高达4000亿元，而这种缺水状况60"-"70％是由于水污染引起的【1】。2002年，我国工业废水水处理率为88．3％，但城市污水处理率仅为30"--'40％，水污染仍然严重【2】。保护水环境，合理利用水资源，发展水处理技术，实现可持续发展已迫在眉睫【3】。在现代水质污染控制和净化处理

3、的工艺技术中，混凝过程占有十分重要的地位。无论在生活饮用水、工业用水、生活污水、工业废水的处理中，还是在水质深度净化、回收利用、污泥处理中，甚至在天然水体污染后的功能恢复中，它都往往成为不可缺少的环节。作为一种水质处理技术单元，混凝虽然不是完全独立而是一种分离前的预处理过程，但它在应用上的优先性、普遍性是任何其他技术单元不能相比的。各种分离技术的高效进行首先依赖于其前驱混凝技术的高效进行。混凝过程完成的质量好坏会影响到整个水处理工艺流程，甚至影响最终出水的质量，这已是水质科技人员众所周知的事实。因此，在水处理工艺中絮凝法已日益受到国内外水处理专家

4、和技术人员的高度重视。在水处理中，絮凝过程主要是将水体中纳米级、微米级的胶体杂质颗粒，在絮凝剂的作用下，经过凝聚．絮凝反应而形成大的絮体颗粒，最后由沉淀、过滤等工艺将其去除。絮凝法处理废水时，药剂费占处理成本的50％。因此，絮凝剂的开发、研制、应用成为水处理研究领域中的一个重要分支。随着城市和工业的发展，必然伴随用水量增加，预计2010后我国絮凝剂需求量将增长45％[41。因此，其缺口较大，具有潜在市场前景。近年来水中纳米、微米级微污染物去除难等问题的出现，使深入开展絮凝基础理论的研究、开发新型高效絮凝剂、优化絮凝过程控制成为水处理领域中的热点问

5、题。1．1．2絮凝剂的定义和分类絮凝剂在目前尚没有一个具体的概念，但相对较准确的观点是将絮凝剂定义为：凡是用来使水溶液中的溶质、胶体或悬浮颗粒产生絮状沉淀的物质都叫絮凝剂。也就是说无论投加的是无机物还是有机物，只要能发生絮状沉淀过程，都可称之为絮凝剂。若某絮凝剂含有两种或两种以上的物质发挥絮凝作用，则把该絮凝剂称为复合絮凝剂。1上海师范大学硕士学位论文第一章绪论絮凝剂的分类方法很多。按组成的不同，一般的可将其分为无机絮凝剂、有机絮凝剂以及近年来兴起的生物絮凝剂；若根据分子量的高低、官能团的特性及官能团离解后所带电荷的性质，可进一步分为高分子、低分

6、子、阳离子型、阴离子型和非离子型絮凝剂等，如表卜1所示【4．5】。表1—1絮凝剂品种分类1．2无机高分子絮凝剂的发展概况无机高分子絮凝剂(inorganicpolymerflocculants，IPF)是1960年代后发展起来的新一代絮凝剂，其性能比传统无机盐絮凝剂硫酸铝、氯化铁等更优异，价格比有机高分子絮凝剂(organicpolymerflocculants，OPF)聚丙烯酞胺等更低廉，己成功地应用在给水、工业废水及城市污水处理中，逐渐成为主流絮凝剂【6．8】。1．2．1铝系无机高分子絮凝剂无机絮凝剂中传统的简单铝、铁盐类絮凝剂发展历史悠久，

7、但因其弊端不少，部分种类己逐渐被无机高分子类絮凝剂替代。早在1960年代，日本就研制开发了聚合氯化铝(PAC)和聚合硫酸铁(PFC)的生产工艺技术。随后，中国、俄国和西欧等国家都纷纷开始研制。70年代中期以后，日本给水处理中PAC的使用超过了明矾【9】。PAC对高浊度、低浊度、高色度及低温水都有较好的絮凝效果，PAC的效能在许多方面优于明矾等传统铝盐，最明显的是投加量小，絮凝体形成速度快且颗粒大而重，易沉淀，反应沉淀时间短，对原水水温及pH的适应范围广[10．12]，而且还可以根据所处理的水质不同，制取最适宜2上海师范大学硕士学位论文第一章绪论的

8、聚合氯化铝，其加入量也不宜过多，否则也会使水发浑【8】。PAC的生产方法较多，有酸溶一步法、中和法、凝胶法和热分解法等[11】。除PAC