铝基复合混凝剂制备与去除溶解有机碳_氮效能研究

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1、密级：公开中图分类号：TU991.2硕士学位论文铝基复合混凝剂制备与去除溶解有机碳/氮效能研究研究生：王闯导师：任伯帜、朱国成学科：土木工程研究方向：市政工程2018年6月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterStudyonpreparationandremovalofdissolvedorganiccarbon/nitrogenbyaluminum-basedcompositecoagulantCandidate：WangChuangSupervisorandRank：Pro.RenBozhi铝基复合混凝剂制备与去除溶解

2、有机碳/氮效能研究学位类型学术型学位作者姓名王闯作者学号15010202033学科（专业学位类别)土木工程研究方向（专业领域)市政工程导师姓名及职称任伯帜教授实践导师姓名及职称朱国成副教授所在学院土木工程学院论文提交日期2018年6月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用

3、授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要地表水环境溶解有机质(DOM)污染正严重威胁供水水质安全，DOM主要为溶解有机碳/氮(DOC/DON)，其污染控制受到广泛重视。常规的水处理铝盐、铁盐类对水环境DOC/DON消减效果十分有限。混凝法作为饮用水处理核

4、心环节，研究混凝法去除水体DOC/DON具有重要实际意义。聚合氯化铝(PAC)是运用最广泛最常规的混凝剂，市场需求巨大，但其对DOC/DON去除效果并不理想，很有必要借助一定手段来提升PAC混凝去除DOM效能。有机-无机复合混凝剂是一类含有多种高聚合形态的聚合物，因其3-优异的混凝效能而广受关注。本论文在PAC的基础上引入PO4和聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)，优化合成条件制备出新型有机-无机复合混凝剂(PPAC-PDMDAAC)，运用系列先进方法进行微观形貌、化学结构、铝形态分布与转化表征，研究不同显著影响因素下PPAC-PDMDAAC混凝去除

5、DOM过程中效能机理与铝形态消减，探究铝形态消减率与DOM去除关联性规律。将新型PPAC-PDMDAAC运用于8种典型地表水体，以验证其去除DOM的效能与机理。论文主要研究内容及结论如下：(1)在PPAC-PDMDAAC的优化制备过程中，通过合成温度、PDMDAAC加入量、磷铝摩尔比、碱化度等单因素序批实验和响应面优化设计实验，获得PPAC-PDMDAAC最佳合成条件：72.45g的AlCl3·6H2O溶于75mL纯水，PDMDAAC加入量6mL，磷铝摩尔比为0.3，碱化度为0.09，反应温度为90℃，熟化时间为24h。用磷酸通过架桥3-连接多羟基铝而形成

6、高聚合形态高分子，用碳酸钠调节碱化度，适量PO4和PDMDAAC引入复合体系均有利于提升PAC混凝去除DOM效能。(2)在PPAC-PDMDAAC表征过程中，电镜图显示PDMDAAC在微观形貌上将PPAC包裹，表面出现团状结构；傅里叶红外和X-衍射图谱均表明PDMDAAC的引入使PPAC产生一些新峰，而PPAC原有一部分旧峰逝去；Al-Ferron逐时络合比色法解析PPAC-PDMDAAC中Al不同水解形态分布与转化，PDMDAAC使PPAC-PDMDAAC中产生更多Alb、Alc，尤其使Alc占比显著增加。PDMDAAC与PPAC是通过化学复合生成PPA

7、C-PDMDAAC。(3)在PDMDAAC强化PPAC混凝去除DOM效能方面，Zeta电位表明引入PDMDAAC能够大幅度提升PPAC电中和作用；动态粒径结果表明PPAC-PDMDAAC相比于PPAC具有更佳的絮体沉淀能力、更快的聚集和沉降性能以及再生能力；PPAC-PDMDAAC处理水体DOM效能较PPAC和商业PAC更佳，且能够适用于更广pH变化。PDMDAAC的引入强化了PPAC混凝去除DOM效能。(4)在PPAC-PDMDAAC去除水体DOM过程与机理方面，通过单因素实验获得最佳混凝水力条件为：快搅时间120s，慢搅时间15min，快搅转速250r

8、/min，慢搅转速I100r/min；PPAC-PDMDAAC在p