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《新型混凝剂聚硅铝三十(PASC30)的制备及混凝效果研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
学号：12103207常州大学硕士学位论文新型混凝剂聚硅铝三十（PASC30）的制备及混凝效果研究研究生李诚成赵远指导教师叶长青学科、专业名称环境工程研究方向水污染控制理论与技术二〇一五年四月 ANewCoagulantSynthesisandCoagulationPerformanceofFlocculantsComposedofPolysilicAcidandAl30（PASC30）ADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByLiChengcheng(EnvironmentalEngineering)DissertationSupervisor:ZhaoYuanYeChangqingApril，2015 常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日 中文摘要本论文主要研究不同硅铝比的聚硅氯化铝三十絮凝剂的Al形态分布以及混凝效果。通过制备一系列含有不同Al形态的聚硅氯化铝三十（PASC30），比较不同制备方法以及不同硅铝比对于混凝效果的影响。采用Al-Ferron逐合比色法，研究各混凝剂中Al形态分布；通过混凝试验，确定混凝过程中的优势Al形态。在不同硅铝比下，分别研究了以Alb、Alc为优势组分的两类絮凝剂在处理高岭土腐殖酸体系、高岭土体系模拟废水的混凝效果,为制备高效的混凝剂提供相关的理论参考。主要结果如下：1.随着混凝剂投加量的增加，PAC、PAC30、AlCl3的出水pH不断减小，PAC、PAC30的出水pH始终要高于AlCl3；Zeta电位不断增大，UV254值随之减小。由此可以确定PAC和PAC30具有比AlCl3更好的混凝效果。由Al-Ferron逐合比色法确定其主要Al形态分别为Alb和Alc。2.通过制备一系列不同硅铝比（x=0.02、0.04、0.08、0.16）的混凝剂PASCb以及PASCc混凝剂，结合Al-Ferron逐时络合比色法分析各混凝剂的Al形态分布。结果表明，硅铝比对于混凝剂中Al形态分布的影响不大。3.通过不同方法制备混凝剂PASCb系列（共聚法、复合法）以及PASCc混凝剂系列（复共法、复合法、共聚法），分析各混凝剂中Al形态分布。结果表明复合法制备的混凝剂PASCb中Alb的含量始终高于共聚法制备的混凝剂；但总的来说，无论是PASCb混凝剂还是PASCc混凝剂，制备工艺的不同对混凝剂的Al主要形态影响较小。4.在混凝剂PASCb对高岭土—腐殖酸模拟废水体系的混凝实验中，在投加量范围内，提高硅铝比有利于浊度的去除、UV410的去除，但不利于UV254的去除。在投加量超过0.6mmol/L时，复合法制备的混凝剂PASCb对浊度去除、UV410去除的效果比较好，但共聚法制备的混凝剂对UV410有更好的去除效果。5.在混凝剂PASCc对高岭土—腐殖酸模拟废水体系的混凝实验中，投加量超过0.25mmol/L，总体来说，高硅铝比更有利于浊度、UV254、UV410等的去除；同时不同制备方法对浊度的去除以及UV254的去除率的顺序为：PASCc(复共法)>PASCc(共共法)>PASCc(复合法)；采用复共法制备的混凝剂对UV410的去除 效果更好，另外两种相似。6.在对高岭土模拟废水体系中，硅铝比对于混凝剂PASCc的浊度去除率没有明显的影响，对于混凝剂PASCb而言，低投加量时，高硅铝比有利于浊度的去除，，而高投加量时则相反；对于混凝剂PASCb而言，采用共聚法制备的混凝剂对浊度的去除有更好的效果，对于混凝剂PASCc而言，采用复合法和共共法制备的混凝剂对浊度的去除效果更好。关键词:硅铝比(Si/Al)；Al形态分布；混凝剂；Al30 ABSTRACTInthismanuscript,theAlspeciesdistributionandthecoagulationbehaviourofpolyaluminiumsilicatechloridewithAl30(PASC30)specieswereinvestigatedunderdifferentSi/Alratio.AseriesofpolyaluminiumsilicatechloridewassynthesizedwithdifferentAlspeciestostudytheeffectofcoagulation,basedondifferentsilicacontent(Si/Almolarratio)andpreparationmethod.TheAlspeciesofPASC30wasstudiedviausingAl-Ferrontimedcomplexcolorimetricmethod.ThecoagulationprocesswasconductedtodeterminetheadvantagespeciesofAl.UnderdifferentSi/Alratio,thecoagulateeffectofthetwokindsofcoagulationswithadvantagespeciesofAlbandAlcwereinvestigatedrespectivelyintreatinghumicacid—kaolinclay(HA-Kaolin)water.Mainresultsareasfollows:1.Withtheincreaseofcoagulantdosage,thepHofPAC、PAC30、AlCl3decreasedcontinuouslyandthepHofPAC、PAC30werealwayshigherthanAlCl3’s.ZetapotentialincreasedcontinuouslyandthevalueofUV254decreasedwiththeincreasementofZetapotential.SoitcandeterminethatthecoagulateeffectsofPACandPAC30werebetterthanAlCl3’s.ThemainAlspeciesdeterminedbyAl-FerrontimedcomplexcolorimetricmethodwereAlbandAlc.2.ViapreparingaseriesofcoagulantPASCbandPASCcwithdifferentSi/Alratio（x=0.02、0.04、0.08、0.16）,theAlspeciesdistributioncanbeanalysedbyAl-Ferrontimedcomplexcolorimetricmethod.TheresultindicatedthatdifferentSi/AlratiohadlittleeffectontheAlspeciesdistributioninthecoagulant.3.TheAlspeciesdistributioninthecoagulantcanbeanalysedbypreparingaseriesofcoagulantPASCbandPASCc.TheresultindicatedthatthecontentofAlbincoagulantPASCbpreparedbyrecombinationmethodwasalwayshigherthantheonepreparedbycopolymerizationmethod.Butingeneral,differentpreparationprocesseshadsmalleffectonthemainAlspecies,nomatterthecoagulantisPASCborPASCc.4.IntheexperimentofusingcoagulantPASCbtotreatHA-Kaolinwater,increasingSi/AlratiowasinfavouroftheremovalofturbidityandUV410,withinthescopeofdosage.Butitwasbadfortheremovalof UV254.Whenthedosagewasover0.6mmol/L,coagulantPASCbpreparedinrecombinationmethodhadabettereffectontheremovalofturbidityandUV410,butthecoagulantpreparedincopolymerizationmethodhadabettereffectontheremovalofUV410.5.IntheexperimentofusingcoagulantPASCctotreatHA-Kaolinwater,whenthedosagewasover0.25mmol/L,Ingeneral,highSi/Alratiowasbetterforthetheremovalofturbidity,UV254andUV410.Atthesametime,fordifferentpreparationmethod,thesequenceoftheremovalrateofturbidityandUV254was:PASCc(recombinationandcopolymerizationmethod)>PASCc(thesecondcopolymerizationmethod)>PASCc(recombinationmethod).ThecoagulantpreparedbyrecombinationandcopolymerizationmethodhadabettereffectontheremovalofUV410.Theeffectoftheothertwomethodweresimilar.6.IntheprocessoftreatingHA-Kaolinwater,Si/AlratiohadnoeffectonremovalrateofturbidityofcoagulantPASCc.ForcoagulantPASCb,whenthedosagewaslow,highSi/Alratiowasgoodfortheremovalofturbidity,whileitwasoppositewhenthedosagewashigh.ForcoagulantPASCb.,thecoagulantpreparedbycopolymerizationmethodhadabettereffectontheremovalofturbidity,whileforcoagulantPASCc,thecoagulantpreparedbyrecombinationmethodandthesecondcopolymerizationmethodhadabettereffectontheremovalofturbidity.Keywords:Si/Alratio;Alspeciesdistribution;coagulant;Al30 目录1绪论............................................................................................................................11.1研究的目的和意义..............................................................................................11.2文献综述.............................................................................................................21.2.1无机高分子混凝剂........................................................................................21.2.2混凝机理概述...............................................................................................31.2.3混凝效果的影响因素....................................................................................41.2.4铝盐絮凝剂水解聚合形态的研究................................................................51.3本论文主要研究内容以及研究目标.................................................................91.3.1主要研究内容...............................................................................................91.3.2本文的研究目标............................................................................................92Al形态对PASC混凝效果的影响..........................................................................102.1材料与方法.......................................................................................................102.1.1模拟废水体系的配置以及混凝剂的制备.................................................102.1.1.1高岭土-腐殖酸模拟废水体系的配置.................................................102.1.1.2混凝剂的制备......................................................................................102.1.2实验仪器以及方法.....................................................................................112.1.2.1实验试剂以及仪器..............................................................................112.1.2.2实验方法..............................................................................................112.1.2.3水中各项指标的测定..........................................................................132.2结果与分析.......................................................................................................142.2.1不同投加量下Al形态对于混凝效果的影响...........................................142.2.2硅铝比（Si/Al）对Al形态分布的影响..................................................152.2.3制备工艺对Al形态分布的影响...............................................................152.3小结....................................................................................................................173以Alb形态为主的混凝剂（PASCb）混凝效果的探讨......................................183.1材料与方法.......................................................................................................183.1.1材料准备.....................................................................................................183.1.2实验仪器与内容.........................................................................................183.1.2.1实验药品以及仪器..............................................................................183.1.2.2实验内容..............................................................................................183.2结果与分析.......................................................................................................193.2.1不同硅铝比的Alb与PSi复合混凝剂PASCb的混凝投加量实验.........13.2.2不同制备方法对混凝剂(PASCb)的混凝效果的影响...............................193.3小结....................................................................................................................204以Alc形态为主的混凝剂（PASCc）混凝效果的探讨......................................234.1材料与方法.......................................................................................................234.1.1材料准备.....................................................................................................234.1.2实验仪器与内容.........................................................................................234.1.2.1实验药品以及仪器..............................................................................23 4.1.2.2实验内容..............................................................................................234.2结果与分析.......................................................................................................234.2.1不同硅铝比(Si/Al)下混凝剂PASCb的混凝投加量实验........................244.2.2不同制备方法对以Alc形态为主的混凝剂(PASCc)的混凝效果的影响254.3小结....................................................................................................................255混凝剂PASC系列对高岭土模拟废水体系的混凝效果探讨..............................285.1材料与方法.......................................................................................................285.1.1材料准备.....................................................................................................285.1.2实验药品与内容.........................................................................................285.1.2.1实验药品以及仪器..............................................................................285.1.2.2实验内容..............................................................................................285.2结果与分析.......................................................................................................285.2.1混凝剂(PASCb)对高岭土模拟废水体系的混凝实验...............................295.2.2混凝剂(PASCc)对高岭土模拟废水体系的混凝实验...............................295.3小结....................................................................................................................306结论与展望..............................................................................................................336.1结论...................................................................................................................336.2展望...................................................................................................................33参考文献................................................................................................................35攻读学位期间研究成果..............................................................................................40硕士期间参与课题情况..............................................................................................41致谢............................................................................................................................42 1.绪论1绪论1.1研究的目的和意义作为人类和一切生物生存不可或缺的物质，无论是国民经济发展，还是环境生态的保护，水都是非常重要的宝贵资源。随着世界经济的日益增长趋势，人口数量也随之迅猛上升，城市逐渐向农村扩建，在不少地区以及国家，水资源往往出现严重的供需问题。目前，水资源面临的主要现状是先天不足以及后天污染近几年，随着水污染情况不断地加剧，污水处理需求也日益加大，为了缓解水资源压力，再生水的利用显得尤为重要。混凝是一项最基本的物理化学水处理技术，主要用于生活用水的净化、工业[1-4]废水、特殊水质的处理。在混凝过程中，混凝剂的选取，对于混凝的效果好坏起到了决定性的作用，而混凝处理的效果又影响到后续的出水水质以及工艺操[5-8]作费用。在这个经济增长迅速的时代，水质受到污染的情况愈发严重；并且，废水处理的难度系数上升。因此，在水处理领域，新型高效混凝剂的研究引起相关研究学者的广泛兴趣。对于传统无机混凝剂而言，由于其投加剂量大、混凝的效果不好、残留的Al浓度高等不良因素，使得其应用发展受到限制。相比之下，对于无机高分子混凝剂而言，由于其本身具有沉降速度快，净水效果好，用量少等优点，使得其应用日益广泛；但该类混凝剂的稳定性不是很好。同时，其混凝沉降速率和絮体强度等虽比以往的铝盐及铁盐混凝剂好不少。比起高分子有机物混合后的混凝剂，还存在着一定差距。作为一种新型高聚合度无机混凝剂药剂，聚硅酸氯化铝(PASC)是通过往聚合铝中添加聚硅酸复合而成的产物。该类混凝剂不仅克服了单一型无机高分子的弊端，同时，还具有铝盐的强电中和能力、聚硅酸的吸附架桥的优点，且易于制备，混凝的效果好，逐渐成为了国内外相关领域研究的热点[9-16]。本文通过合成一系列聚硅氯化铝三十（PASC30），研究不同制备方法以及硅铝比（Si/Al）对于Al形态分布以及后面Al各形态浓度差别不同对溶液混凝效果所带来不同程度的区别。采用Al-Ferron逐时刻不同络合程度方法来检测各混凝药剂中Al形态分布在不同位置，并通过比较相同含硅量、相同硅铝比（Si/Al）的聚合硅酸氯化铝三十（PASC30）与聚铝（PAC）、AlCl3三者的混凝性能，确定出Alb和Alc是铝盐系列混凝剂起到关键聚合度。在不同硅铝比的条件下，分别在高岭土腐殖酸体系、高岭土模拟废水体系，研究了以Alb以及Alc为优势组分的两类絮凝剂的混凝效果。通过实验结果，进行分析比较各类混凝剂的混凝1 1.绪论效果，希望能为研制低廉、高效的新型聚硅铝盐混凝剂提供相关的参考信息。1.2文献综述1.2.1无机高分子混凝剂目前，混凝沉淀法由于其投资成本小、方法简便等优点，逐渐成为国内外普遍采用的水处理工艺。随着技术的不断更新，混凝剂的种类日益繁多，目前应用广泛的混凝剂按其化学成分可分为金属盐类以及高分子混凝剂两大类。众所周知，高分子混凝剂主要划分为无机类、有机类、生物类等三大主要类型。有机混凝剂的优点包括投加的剂量较少，净水效果较好等优点，但价格较无机类的昂贵，其在水处理过程中会造成二次污染；微生物混凝剂具有高效、无毒无污染等优点，但其生物培养基成本高，且品种都较小，难以推广应用。在高分子混凝剂中，无机高分子混凝剂由于其价格较经济，在国内外受到许多研究者的[17-23]青睐，并在水处理的相关领域得以迅速的推广应用。在20世纪60年代，作为一种新型的水处理混凝剂，无机高分子混凝剂才得以开始发展起来，其优点是混凝效果好且经济，逐渐发展为水处理的核心技术。铝盐、铁盐、PAC、聚合氯化铁、聚硅氯化铝、氯化铝铁、聚合硫酸铝镁、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸铁铝、聚合硅酸铁等，该类混凝剂都属于无机高分子的范畴，都是以铝盐、铁盐为主添加其他无机盐进行复配。该类高分子无机混凝剂是通过水解反应，形成以羟基自由基成为以架桥的多种形态来络合其它离子。羟基多核络离子对水溶液中的胶体粒子有着强烈地吸附作用，并且能通过吸附架桥的作用，使得胶体之间极易发生凝结聚合。同时，通过压缩胶体粒子的双电层，降低粒子的ζ电位，使胶团的稳定性被打破，竟而使不同的各胶体粒子之间碰撞到一起而最终沉淀下来，通过这些表面的吸收作用来达到净水目的。因此，高分子无机类混凝剂具有双重混凝功效，不仅吸附脱稳而且能过卷扫、架桥絮凝。对于无机高分子混凝剂而言，虽然比传统混凝剂的性能改善，但其相对分子质量以及吸附架桥作用与有机混凝剂又存在一定差距，限制了其推广以及应用。为了改善该高分子无机类混凝性能，该类混凝剂不断发展改进，逐渐由单一向复合型发展。在20世纪80年代末90年代初，对于聚硅酸铝盐的研制，国内外才[24-30]逐渐有所关注。因自身极易发生自聚，聚硅酸会失去活性成分硅胶，从而絮凝功能大大降低或者丧失，限制了其应用。由于聚硅酸是大分子物质，将其与高聚合度的铝盐复合，不仅可以抑制其胶凝作用，加强其整体的功效。聚硅酸带负电由于其具有相对大分子物质，而且其本身对水中细小悬浮物质有着高效吸附性能和架桥功能。同时，在水溶液中，通过发生水解反应，铝盐生成一系列的羟2 1.绪论基铝阳离子，此类离子的电中和能力比较强。因此，聚硅酸系列的铝盐混凝剂不仅有混凝功效，而且电中和能力很强，还有较强的吸附架桥功能。聚硅酸铝盐混凝剂很大程度提高了无机高分子混凝剂的混凝效果，使得该类混凝剂的研究受到[31-36]了国内外的广泛关注。1.2.2混凝机理概述混凝作用是通过向废水中加入混凝剂，打破体系原有的稳定性，使胶体粒子之间相互凝结达到净水的目的。混凝起到作用主要涉及到相关物理及化学反应，[37]其过程较繁杂程度高。目前根据0'Melia等总结的，关于混凝机理的概述有以下四种：(1)压缩双电层理论分析不同胶体粒子的双电层结构可知，由其的表面逐渐由内往外不断延伸，其反离子的浓度呈梯度下降，直至和液体离子含量达到一致，保持离子平衡状态。压缩双电层理论就是通过不同类别的混凝剂加到污水溶液中，其反离子的浓度上升会把扩散层相对厚度不断进行压缩，致使溶液中带电物质的zeta电位下降，该排斥势能随之变低，粒子之间易凝聚沉淀。由于加入混凝剂越来越多，会导致zeta电位呈下降，直至降至到零为止。在粒子达到零电位后，胶粒处于不稳定状态，此时极易发生凝聚沉淀。胶体的稳定性以及凝聚作用虽然能很好地通过压缩双电层理论解释，但胶粒电性发生逆转而又重新达到稳定的现象无法很好地解释。(2)吸附电中和理论水中各胶体粒子具有各异的电荷特性，不同符号的电荷粒子能被剧烈地吸附在其表面。该吸附作用使电位离子的电荷被中和，粒子之间的静电作用力有所减弱，其表面的zeta电位会下降，有利于胶体粒子之间发生脱稳、凝聚现象。吸附电中和理论就是聚合物质在溶液里不断水解聚合，汇聚得到阳离子；通过静电吸附，带负电的胶粒表面的电荷被中和，电位降低，直至发生脱稳，进而凝聚沉淀下来。随着混凝剂的增加，由于电荷的中和，混凝剂表面的电荷会发生逆转，带上异号电荷。吸附电中和理论能很好地解释胶粒电性发生逆转而重新达到稳定状态的现象，刚好补充了压缩双电层理论的不足。(3)吸附架桥理论吸附架桥理论认为，由范德华力、静电作用力以及氢键作用力协同作用下，通过吸附侨联作用，高聚合混凝剂作用在不同胶体粒子之间结合。混凝剂通过水解-聚合态，存在不同水溶液里，生成链状结构高聚合状态物质。当高分子链的两端都粘附有胶粒粒子时，当距离较近的两胶粒产生吸附架桥后，颗粒慢慢长大，3 1.绪论生成形状更大的絮状体。(4)卷扫作用理论溶液里投加混凝剂，当混凝剂投入高于其金属形成的OH根物质常数时，会产生絮状而沉降在溶液里。这些沉淀具有巨大的网状结构，且带有部分电荷，可以通过静电以及网捕黏附水中的胶粒，使其随着沉淀物被卷扫沉淀下来。在混凝过程中，往往是由以上各种理论共同产生影响。对于某种特定的情形下，可能以其中一种机理为主。1.2.3混凝效果的影响因素混凝过程是一个很复杂的过程，涉及到混凝剂的水解、聚合、吸附、沉淀、沉降以及后续的出水处理过程。受混凝沉降的效率影响的条件复杂化程度极高，主要有以下几种方面：(1)温度比如铝盐系列混凝剂，当水温度改变，混凝效果也会随之发生的不同程度改变。当水的温度低时，不利于铝在水溶液中发生水解反应，从而形成的絮体聚合度低且不密实，严重影响混凝剂的混凝效果。当溶液温度较低，溶液的粘度会加强，其颗粒物扩散的阻力也随之加强，形成的絮状物质，其产生和变密实程度也因此会下降。而且，水溶液温度低时，一些杂质颗粒的布朗运动会因此变慢，颗粒间的碰撞机会也会变少，使得胶体不易发生脱稳凝聚，从而影响其混凝效果。低温有利于胶体颗粒的水化作用，对胶体颗粒起了保护作用，不利于胶粒之间的碰撞，从而影响胶体之间的凝聚。同时低温会给溶液的pH值带来波动性，某种意义来说也会对混凝沉降效果带来较大关系。(2)pHpH的变化会影响铝系列混凝药剂的结构变化，其混凝效果也可能因pH的+2+3+不同而发生一定变化。当pH值小于5，Al(OH)2、Al(OH)、Al三种形态的单体羟基络离子，是铝盐在溶液中主要水解不同络合状态；此时的该混凝剂属于带强电荷的低聚合程度，其效果较差。当5PAC13>AlCl3,由此可知混凝剂稳定性PAC30>PAC13>AlCl3。通过以上分析可值，混凝效果大小是PAC30>PAC13>AlCl3，Al的优势形态是以Alb与[61-62]Alc为主，这与其他人的许多研究是一致的。PACa13bPAC120PAC13308.4PACAlCl303AlCl390/%7.860pH7.2出水浊度去除率306.606.00.00.10.20.30.40.00.20.40.60.81.0c/(mmol/L)c/(mmol/L)PACc13PACdPAC903013AlCl50PAC330AlCl/%32560电位去除率030ZetaUV254-250-500.00.10.20.30.40.50.60.00.20.40.60.8c/(mmol/L)c/(mmol/L)图2-4高岭土-腐殖酸体系混凝性能指标测定图2.2.2硅铝比（Si/Al）对Al形态分布的影响通过以上讨论，确定了Al的优势形态是以Alb与Alc为主。制备不同硅铝比的PASCb以及PASCc，确定各混凝剂的Al的不同形态的分布情况，结论见下表2-3、表2-4。分析可知，硅铝比改变，PASCb混凝剂系列中Al形态依然是以Alb和Alc形态为主；对于PASCc混凝剂系列，Al30形态含量在不同的形态含量中占主导地位。由此可知，硅铝比对于Al形态的变化基本没有影响。2.2.3制备工艺对Al形态分布的影响15 2.Al形态对PASC混凝效果的影响表2-3PASCb中Al形态分布含量制备方法Si/Al总Al/(mol/L)Ala%Alb%Alc%0.020.251317.08%54.90%28.02%0.040.218317.79%53.89%28.33%共聚法0.080.231515.06%37.65%47.28%0.160.256417.30%25.47%57.23%0.020.255216.92%56.93%26.14%0.040.234918.36%61.40%20.24%复合法0.080.229621.96%58.68%19.35%0.160.245216.23%46.56%37.21%表2-4PASC30中Al形态分布含量制备方法Si/Al总Al/(mol/L)Ala%Alb%Alc%0.020.234715.79%8.67%75.54%0.040.220719.60%8.93%71.48%共共法0.080.248221.85%9.87%68.28%0.160.260019.73%9.46%70.81%0.020.247316.06%7.89%76.05%复共法0.040.217119.91%10.16%69.93%0.080.203922.39%5.93%71.68%0.160.214521.45%9.14%69.41%0.020.223621.14%7.58%71.28%0.040.257315.47%6.30%78.24%复合法0.080.236315.04%12.52%72.44%0.160.237114.32%10.55%75.12%PASCb混凝剂系列的制备采用了共聚法和复合法两种方法，并分析其各硅铝比下的形态分布，结果见表2-3。比较共聚法和复合法两种制备方法下，Al形态分布的变化。由表2-3可知，前者制备的混凝剂中Alb的含量始终低于后者方法制备的混凝剂，但这两种方法制备的混凝剂系列中Al形态主要是以Alb和Alc为主。16 2.Al形态对PASC混凝效果的影响PASCc混凝剂系列采用了共共法，复共法，复合法三种制备方法，其各Al形态含量结果见表2-4。以上三种方法制备的各混凝剂系列里面，Alc形态在各种形态含量中占主导地位。分析可知，制备工艺的不同，对混凝剂铝的形态分析有一定的影响，在高宝[63-65]玉等研究中也有相关报道。由于在硅铝比较低时，无论是共聚法还是复合法制备的PASCb混凝剂，Alb形态含量占主要地位。因此，选用不同制备方法、硅铝比分别为0.02、0.04的混凝剂系列进行分析讨论。2.3小结(1)通过比较PAC、PAC30、AlCl3三种混凝剂分别对高岭土-腐殖酸模拟废水体系混凝性能指标测定，确定了各混凝剂在实验过程中的优势形态是Alb和Alc。(2)分析比较不同硅铝比的混凝剂PASCb系列以及PASCc系列中铝的形态分布含量，结果表明Al形态分布含量受硅铝比因素的制约还是比较小的。(3)采用共聚法、复合法两种方法制备混凝剂PASCb系列以及共共法、复共法、复合法三种方法制备混凝剂PASCc系列，分析各混凝剂中Al形态分布，结果表明，对于混凝剂PASCb系列而言，采用复合法制备的混凝剂中的Alb形态高于共聚法制备的混凝剂；对于PASCc而言，制备工艺的不同对Al形态分布影响较小，Alc形态含量还是占主导地位。17 3.以Alb形态为主的混凝剂（PASCb）混凝效果的探讨3以Alb形态为主的混凝剂（PASCb）混凝效果的探讨通过上述的讨论，确定了Alb形态属于混凝处理的优势形态之一。通过复合法以及共法，分别制备硅铝比x=0.02、x=0.04的以Alb形态为主的聚硅氯化铝混凝剂（PASCb）系列，比较各混凝剂对模拟废水净化的情况。通过测定各混凝剂对高岭土-腐殖酸模拟废水体系处理后的各项性能指标测定，确定硅铝比对于处理效果的影响。随着混凝剂投加量的增加，分别测定水样的剩余浊度、出水pH、UV254、UV410、COD值、Zeta电位等，分析不同硅铝比对于混凝剂性能特性的影响。3.1材料与方法3.1.1材料准备(1)高岭土-腐殖酸模拟废水体系的配制高岭土-腐殖酸模拟废水体系的配制同上2.1.1(2)PASCb的制备[66-67]分别采用共聚法、复合法制备硅铝比(0.02、0.04)不同的混凝剂PASCb系列3.1.2实验仪器与内容3.1.2.1实验药品以及仪器(1)实验药品：AlCl3•6H2O(AR）、Na2SiO3(AR）、NaOH(AR)(2)实验仪器：BT100-2J蠕动泵、马尔文Zate电位仪、AL204M电子分析天平（梅特勒-托利多仪器上海有限公司）、真空抽滤装置、雷磁PHS-3C计、多功能水质分析仪、磁力搅拌器85-2、实验冰箱、电热恒温水箱。3.1.2.2实验内容(1)Al-Ferron逐时络合曲线比色法先制备各混凝剂系列，然后进行Al形态分布含量的测定(2)性能指标的测定测定混凝后的剩余浊度、剩余UV254以及UV410、Zeta电位，并计算其相应浊度、UV254、UV410等的去除率。通过Origin8.0软件作出各相应的变化曲18 3.以Alb形态为主的混凝剂（PASCb）混凝效果的探讨图，分析数据。3.2结果与分析3.2.1不同硅铝比的Alb与PSi复合混凝剂PASCb的混凝投加量实验[68-69]研究证明，硅铝比会导致混凝剂的混凝作用发生一定的改变。分别向高岭土-腐殖酸废水模拟体系加入PASCb混凝剂系列，在相同碱化度下，进一步变120a复x=0.02复x=0.02共x=0.02b共x=0.02共x=0.0490共x=0.0490/%%/6060去除率浊度去除率3030UV254000.00.20.40.60.80.00.20.40.60.8c/(mmol/L)c/(mmol/L)120复x=0.0260c共x=0.02d复x=0.02共x=0.04共x=0.029040共x=0.04%//mv2060电位0去除率Zeta30-20UV410-400-600.00.20.40.60.80.00.20.40.60.8c/(mmol/L)c/(mmol/L)图3-1不同投加量条件下对于高岭土-腐植酸模拟水的混凝效果:(a)浊度去除率;(b)UV254去除率;(c)UV410去除率;(d)Zeta电位大投加量，测定体系的剩余浊度、UV254、UV410、Zeta电位等性能参数，并计算出浊度去除率，UV254、UV410去除率，结果见图3-1。图a可知，在制备方法一样的情形下，当投加量低于0.3mmol/L时，进一步变大投加量，两种不一样的硅铝比的混凝剂PASCb对浊度的去除率也逐渐升高。当投加量大于0.3mmol/L的情形下，硅铝比为0.04的混凝剂的浊度去除率基本不变；但硅铝比为0.02的混凝剂的浊度去除率开始一直在93%左右，当超过0.619 3.以Alb形态为主的混凝剂（PASCb）混凝效果的探讨mmol/L后，浊度去除率有所降低。在投加量范围内，硅铝比为0.04的混凝剂PASCb没有出现返混情形，而硅铝比为0.02的混凝剂在高投加量的条件下，出现返混现象。合理的解释可能是在高投加量的情形下，聚硅酸加入的量不多时，会部分中和原混凝剂的电荷，同时其吸附架桥能力发挥的作用不足以弥补其减弱的电中和能力，致使混凝剂的浊度去除效果有所下降。由此可见，硅铝比的选取会导致混凝作用发生一定的改变。由图b中能够得出，在低投加量的条件下，两种混凝剂的UV254去除率会由投加量的变大开始逐渐变大，随后保持平稳。当超过0.6mmol/L后，两种混凝剂的UV254去除率开始下降。在全部投加量中，硅铝比为0.04的混凝剂的UV254去除率基本低于硅铝比为0.02的混凝剂，即硅铝比低的混凝剂要比硅铝比高的混凝作用强。分析可知，虽然聚硅酸的加入可以增强混凝剂的吸附架桥能力，但加入的量过多，可能会影响Alb的电中和能力，导致在高投加量的情形下，UV254去除率开始下降。如图c所示，在投加量为0～0.3mmol/L时，它们的UV410去除率都逐渐上升；超过0.3mmol/L后，硅铝比为0.02的混凝剂的UV410去除率基本不变，维持在75%左右，而硅铝比为0.04的混凝剂的UV410去除率开始保持在90%左右，当大于0.7mmol/L后，UV410去除率少量降低。在混凝试验投加量范围内，硅铝比为0.04的混凝剂的UV410去除率始终高于硅铝比为0.02的混凝剂，即前者混凝剂的UV410去除率的效果优于后者。分析可知，聚硅酸的加入有利于UV410的去除，这是由于聚硅酸的加入，增强了混凝剂的吸附架桥作用，提高了混凝剂PASCb对UV410的去除效果。由图d中可以得到，它们的Zeta电位开始极速上升，达到零电位后，由于投加量的变大，电位的变化逐渐较平缓，硅铝比为0.02的逐渐变大，而硅铝比为0.04的开始逐渐变大，然后有开始降低。分析可知，两种混凝剂都很快达到零电位，表明当投加量较低时，这两种混凝剂都有很好的混凝作用。在投加量为0.1～0.5mmol/L时，高硅铝比混凝剂的电位大于低硅铝比混凝剂的电位，此时前者的混凝效果不如后者。随着混凝剂量的进一步增加，高硅铝比的电位开始有下降趋势，可判断在高投加量的情形下，增加硅铝比有利于混凝，这与浊度去除率的分析是一致的。3.2.2不同制备方法对混凝剂(PASCb)的混凝效果的影响分别通过复合法以及共聚法制备硅铝比为0.02的以Alb形态为主的混凝剂(PASCb)，测定这两类混凝剂对高岭土-腐殖酸废水模拟体系的混凝效果。通过不同投加量混凝实验，分别测定高岭土-腐殖酸废水的剩余浊度、出水pH、UV254、20 3.以Alb形态为主的混凝剂（PASCb）混凝效果的探讨UV410、Zeta电位等，并计算出浊度、UV254、UV410去除率，结果见图3-1。分析图a可知，随着投加量的变大，采用两种方法制备的混凝剂PASCb（硅铝比为0.02）的浊度去除率先逐渐上升，再趋于平缓，当投加量大于0.6mmol/L后，出现下降趋势。在低于0.3mmol/L时,采用复合法制备的混凝剂对浊度去除的效果优于共聚法制备的。在投加量为0.2～0.6mmol/L时，两种混凝剂对浊度去除的效果差不多，超过0.6mmol/L后，复合法制备的混凝剂对浊度去除率高于共聚法制备的。由此可知，在整个投加量范围内，采用复合法制备混凝剂PASCb对浊度的去除效果优于共聚法制备的。如图b所示，投加量为0～0.3mmol/L时，进一步变大投加量，两种不同方法制备的混凝剂对UV254去除率逐渐变大；在0.3～0.6mmol/L之间，两种混凝剂的UV254去除率大约维持在70%；在超过0.6mmol/L后，采用复合法制备的混凝剂对UV254去除率有微小下降，但采用共聚法制备的混凝剂的UV254去除率有较明显的下降。从分析看来，低投加量时，两种方法制备的混凝剂对UV254去除基本一致；但在高投加量时，采用共聚法制备的PASCb对UV254去除的作用比复合法制备的明显要好。从图c中可以看出，在混凝剂投加量范围内，两种方法制备的混凝剂的UV410去除率先逐渐增加，后变化平缓，最后有所下降。在低投加量的情形下，它们对UV410去除的作用相差不大；当投加量超过0.3mmol/L后，采用共聚法制备的混凝剂比复合法制备的对UV410去除有更好的作用，并且在投加量超过0.6mmol/L后，相比共聚法制备的混凝剂，采用复合法制备的混凝剂的UV410去除率有较明显的下降。分析可得，在较大的投加量时，采用共聚法制备PASCb对UV410去除有更理想的作用。如图d所示，在较低的投加量时，采用共聚法制备混凝剂，其Zetz电位迅速达到零电位；当低于0.1mmol/L后，复合法制备的混凝剂的电位低于共聚法制备的；当投加量在0.1～0.7mmol/L之间的情形下，复合法制备的PASCb的电位超过了共聚法制备的；在超过0.7mmol/L后，用共聚法制备混凝剂，其电位稍稍高于用复合法制备的。3.3小结(1)在低投加量（<0.3mmol/L）时，硅铝比对混凝剂的浊度去除率没有明显的影响；当一定范围内（0.3～0.6mmol/L），继续加入混凝剂，它的浊度去除率基本不变；当超过0.6mmol/L后，增大硅铝比更有利于其对浊度的去除；而对于制备方法的不同，从整个投加量范围内，相比于共聚法制备的混凝剂，复合法制备的混凝剂对浊度的去除有更好的效果。21 3.以Alb形态为主的混凝剂（PASCb）混凝效果的探讨(2)对于硅铝比为0.02、0.04的混凝剂PASCb系列，其UV254随混凝剂投加量增加的变化规律相似，但在全部投加量内，硅铝比为0.02的混凝剂的UV254的去除率始终高于硅铝比为0.04的混凝剂。表明低硅铝对UV254的去除更加明显。对于制备方法不同，在混凝剂低投加量（0～0.5mmol/L）时，采用复合法、共聚法制备的两种混凝剂的UV254去除率没有明显的差异，在高投加量（>0.6mmol/L）时，采用共聚法制备混凝剂，其对UV254的去除有更好的效果。(3)对于混凝剂PASCb系列对UV410的去除，相比较硅铝比为0.02的混凝剂，硅铝比为0.04的混凝剂更有优势。可见，提高硅铝比对UV410的去除更加显著。当制备方法不同时，在低投加量（<0.3mmol/L）时，两种制备方法的混凝剂对UV410去除率几乎没有差异；在投加量为（0.3～0.6mmol/L）时，采用共聚法制备的混凝剂比复合法制备对UV410去除有更好的效果；在高投加量（>0.6mmol/L）时，采用复合法制备的混凝剂对UV410的去除比较有优势。(4)在低投加量（<0.3mmol/L）时，硅铝比为0.02、0.04的两种混凝剂的电位很快归零，表明较低投加量下，它们均能起到理想的混凝作用。投加量在0.1～0.5mmol/L之间，降低硅铝比有利于混凝；而高投加量下，变大硅铝比有利于混凝，这与浊度去除率的结论一样。当制备方法不同时，在低于0.1mmol/L时，复合法制备的混凝剂的电位低于共聚法制备的；在0.1～0.7mmol/L之间，复合法制备的PASCb的电位超过了用共聚法制备的；在超过0.7mmol/L后，共聚法制备的混凝剂的电位稍稍高于复合法制备的。22 4.以Alb形态为主的混凝剂（PASCc）混凝效果的探讨4以Alc形态为主的混凝剂（PASCc）混凝效果的探讨第三章讨论中，已经确定了Alc是水处理过程中的优势形态。在本章节中，采用三种不同方法（复共法、复合法、共共法）制备混凝剂PASCc系列，分析不同制备方法对混凝效果的影响；同时通过共共法制备硅铝比各异的混凝剂PASCc，比较硅铝比因素对水处理结果的影响。通过对高岭土-腐植酸模拟水系进行水处理，测定各系列混凝剂PASCc的混凝性能指标。在投加过程中，主要测定处理过程中的剩余浊度，UV254，UV410，Zeta电位，并得出相应的浊度去除率、UV254去除率、UV410去除率，分析各混凝剂在投加量不一样的情况下的处理结果。4.1材料与方法4.1.1材料准备(1)高岭土-腐殖酸模拟废水体系的配制高岭土-腐殖酸模拟废水体系的配制同上3.1.1。(2)PASCb的制备[70]分别采用共共法、复共法、复合法制备硅铝比(0.02、0.04)不同的混凝剂PASCc系列。4.1.2实验仪器与内容4.1.2.1实验药品以及仪器(1)实验药品：AlCl3•6H2O(AR）、Na2SiO3(AR）、NaOH(AR)(2)实验仪器：BT100-2J蠕动泵、马尔文Zate电位仪、AL204M电子分析天平（梅特勒-托利多仪器上海有限公司）、真空抽滤装置、雷磁PHS-3C计、多功能水质分析仪、磁力搅拌器85-2、实验冰箱、电热恒温水箱。4.1.2.2实验内容(1)Al-Ferron逐时络合曲线比色法测定各制备混凝剂的Al形态分布(2)性能指标的测定测定混凝后的剩余浊度、剩余UV254以及UV410、Zeta电位，并得出其相23 4.以Alb形态为主的混凝剂（PASCc）混凝效果的探讨应的浊度去除率、UV254去除率、UV410去除率。通过Origin8.0软件作出各相应的变化曲线图，分析数据。4.2结果与分析4.2.1不同硅铝比(Si/Al)下混凝剂PASCb的混凝投加量实验通过共共法分别制备硅铝比为0.02、0.04的混凝剂PASCc，比较其对高岭土-腐植酸模拟水的混凝性能。在投加量实验中，分别测定这两种混凝剂在混凝100a80b7560%/%/50复共x=0.0240复共x=0.02复x=0.02去除率复x=0.02共共x=0.02共共x=0.0225共共x=0.0420共共x=0.04浊度去除率UV254000.000.250.500.751.000.000.250.500.751.00c/(mmol/L)c/(mmol/L)40100dc20750%/50复共x=0.02复共x=0.02复x=0.02复x=0.02-20去除率共共x=0.02Zeta/(mV)共共x=0.0225共共x=0.04共共x=0.04-40UV4100-600.000.250.500.751.000.00.20.40.60.81.0c/(mmol/L)c/(mmol/L)图4-1不同投加量条件下对于高岭土-腐植酸模拟水的混凝效果:(a)剩余浊度;(b)UV254去除率;(c)UV410去除率;(d)Zeta电位实验中的剩余浊度，UV254，UV410，Zeta电位，并得出相应的浊度、UV254、UV410去除率，结论见图4-1。从图a可以看出，随着混凝剂投加量的增加，采用共共法制备不同硅铝比的混凝剂PASCc的浊度去除率先逐渐升高，后变化平缓，维持在90%左右。在低投加量0～0.25mmol/L时，这两类PASCc的浊度去除率很快升至90%，说明它们对浊度的去除有很好的作用；进一步变大投加量，浊度去除率变化平缓；在投加量超过0.75mmol/L时，对于硅铝比为0.02的PASCc的浊度去除率有下降趋24 4.以Alb形态为主的混凝剂（PASCc）混凝效果的探讨势，而硅铝比为0.04的混凝剂有上升趋势。从整个分析看来，在低投加量时，PASCc系列混凝剂对浊度的去除有比较好的效果且硅铝比对于PASCc的浊度去除率没有明显影响；在较高投加量时，硅铝比为0.02的混凝剂没有硅铝比为0.04的混凝剂的浊度去除效果好。如图b所示，在0～0.25mmol/L之间，采用共共法制备不同硅铝比的PASCc对UV254去除率逐渐增大，但硅铝比为0.02的混凝剂的UV254去除率稍稍高于硅铝比为0.04的混凝剂；当继续增加混凝剂的投加量时，两种混凝剂的UV254去除率变化平缓，但硅铝比为0.04的混凝剂UV254去除率始终高于硅铝比为0.02的混凝剂。分析可得，在低投加量时，低硅铝比的PASCc对UV254的去除有比较理想的作用；在高投加量时，高硅铝比有利于PASCc对UV254去除率。如图c所示，在整个混凝剂投加量范围内，采用共共法制备的两种混凝剂的UV410去除率先逐渐上升，后变化平缓，最后都有下降趋势。当投加量为0～0.25mmol/L时，两种混凝剂对UV410去除率逐渐上升，很快达到了74%左右，但硅铝比为0.02的混凝剂的UV410去除率始终稍高于硅铝比为0.04的混凝剂；在超过0.25mmol/L后，UV410去除率变化逐渐平缓，而此时硅铝比为0.04的混凝剂的UV410去除率要高于硅铝比为0.02的混凝剂。由此可得，在低投加量时，这两种混凝剂能达到很高的UV410去除率，且低硅铝比对UV410去除的作用更好，进一步变大投加量，UV410去除的效果降低且高硅铝比的UV410去除率更高。如图d所示，进一步变大投加量，采用共共法制备的两种混凝剂的Zeta电位逐渐上升，很快达到零电位。分析可知，这两种混凝剂在低投加量时，混凝剂的混凝效果能达到很好，且硅铝比对混凝剂PASCc的Zeta电位的影响不是很明显。4.2.2不同制备方法对以Alc形态为主的混凝剂(PASCc)的混凝效果的影响通过复共法、复合法、共共法三种方法分别制备硅铝比为0.02的混凝剂PASCc，测定这三类混凝剂对高岭土-腐殖酸废水模拟体系的混凝效果。在投加量实验中，分别测定这三种混凝剂在混凝实验中的剩余浊度，UV254，UV410，Zeta电位，并得出相应的浊度、UV254、UV410去除率，结果也如图4-1所示。如a所示，进一步变大投加量，三种混凝剂的浊度去除率先慢慢上升，后变化平缓。在0～0.25mmol/L之间，三种混凝剂的浊度去除率上升比较快，且浊度去除率基本一样；进一步变大投加量，它们的浊度去除率变化平缓，且浊度去除率大小为：PASCc(复共法)>PASCc(共共法)>PASCc(复合法)。由此可知，在低投加量时，制备方法基本不会使PASCc的浊度去除率发生变化，且在低投加量时对浊度的去除已有很好的作用；在高投加量时，制备方法不同会使PASCc的25 4.以Alb形态为主的混凝剂（PASCc）混凝效果的探讨浊度去除作用发生一定的改变。在图b中，低投加量0～0.25mmol/L，三种系列PASCc对UV254去除率逐渐上升，很快升至大约70%；进一步变大投加量，它们对UV254去除率变化慢慢变小。分析图b可知，低投加量时，它们的UV254去除率大致一样；当超过0.25mmol/L时，它们对UV254的去除作用顺序为：PASCc(复共法)>PASCc(共共法)>PASCc(复合法)。这说明，在低投加量时，制备方法不一样对三种混凝剂序列PASCc的UV254去除作用影响不大；高投加量时，制备方法你一样对PASCc的UV254去除有一定影响。如图c所示，在整个混凝剂投加量范围内，不同方法制备的硅铝比为0.02的混凝剂系列PASCc的UV410去除率先很快上升到75%左右，后逐渐变化平缓。在低投加量为0～0.25mmol/L时，它们对UV410去除率差异较小；继续增加投加量，三种混凝剂的UV410去除率逐渐变化平缓，但此时采用复共法制备的混凝剂对UV410去除有更好的效果，复合法以及共共法制备的混凝剂系列PASCc的UV410去除率几乎差不多。分析说明在投加量范围内，采用复合法以及共共法制备的PASCc的UV410去除率相差不大；对于复共法制备的混凝剂的UV410去除率，在低投加量时与前两者相差不大，高投加量时，稍高于另外两种混凝剂。图d中，在投加量为0～0.1mmol/L时，它们的Zeta电位逐渐快速上升，很快达到零电位；进一步增加投加量，三者的电位还是呈上升趋势，不过上升较慢。进一步说明，在低投加量时，三种混凝剂的混凝效果已能达到比较好的效果，这与前面三个图的分析是一致的，且制备方法对混凝剂的Zeta电位没有很大的影响。4.3小结(1)对于采用共共法分别制备硅铝比为0.02、0.04的混凝剂PASCc系列，在低投加量（0～0.25mmol/L）时，它们对浊度去除效果迅速升至90%左右；当投加量0.25～0.75mmol/L时，两者的浊度去除率大致保持不变；在高投加量（>0.75mmol/L）时，高硅铝比更有利于浊度的去除。对于采用复共法、复合法、共共法三种方法制备的混凝剂PASCc系列，在低投加量时，三种混凝剂的浊度去除率没有明显的差异；在混凝剂投加量超过0.25mmol/L时，三种混凝剂的浊度去除率顺序为：PASCc(复共法)>PASCc(共共法)>PASCc(复合法)。(2)对于采用共共法分别制备硅铝比为0.02、0.04的混凝剂PASCc系列的UV254去除率，在低投加量（0～0.25mmol/L）时，低硅铝比有利于UV254的去除；在高投加量（>0.25mmol/L）时，高硅铝比有利于UV254的去除。当制26 4.以Alb形态为主的混凝剂（PASCc）混凝效果的探讨备方法（硅铝比相同）不同时，只有在投加量大于0.25mmol/L，制备方法对UV254的去除有影响，且UV254去除率大小顺序为：PASCc(复共法)>PASCc(共共法)>PASCc(复合法)。(3)对于采用共共法分别制备硅铝比为0.02、0.04的混凝剂PASCc系列的UV410去除率，在低投加量（0～0.25mmol/L）时，低硅铝比有利于UV410的去除；在高投加量（>0.25mmol/L）,高硅铝比有利于UV410的去除。对于采用复共法、复合法、共共法三种方法制备的混凝剂PASCc系列，当投加量超过0.25mmol/L时，采用复共法制备的PASCc的UV410去除效果较好，其他两种的UV410去除率相差无几。(4)硅铝比以及制备方法对混凝剂PASCc系列的电位变化值影响并不明显。27 5.混凝剂PASC系列对高岭土模拟废水体系的混凝效果探讨5混凝剂PASC系列对高岭土模拟废水体系的混凝效果探讨本章我们将主要讨论混凝剂PASC系列对于高岭土模拟废水体系的混凝投加量实验。通过不同制备方法制备不同硅铝比的混凝剂PASCb以及PASCc系列，分别探讨其混凝性能。5.1材料与方法5.1.1材料准备(1)PASCb的制备[66-67]分别采用共聚法、复合法制备硅铝比(0.02、0.04)不同的混凝剂PASCb系列(2)PASCc的制备[70]分别采用共共法、复共法、复合法制备硅铝比(0.02、0.04)不同的混凝剂PASCc系列5.1.2实验药品与内容5.1.2.1实验药品以及仪器(1)实验药品：AlCl3•6H2O(AR）、Na2SiO3(AR）、NaOH(AR)(2)实验仪器：马尔文Zate电位仪、AL204M电子分析天平（梅特勒-托利多仪器上海有限公司）、真空抽滤装置、雷磁PHS-3C计、多功能水质分析仪、磁力搅拌器85-2、实验冰箱、电热恒温水箱。5.1.2.2实验内容(1)PASCb混凝效果的分析测定混凝后剩余浊度以及出水pH，然后算出浊度去除率。通过Origin8.0软件作出各相应的变化曲线图，分析数据。(2)PASCc混凝效果的分析测定混凝后剩余浊度、pH，然后得出其相应的浊度去除率。通过Origin8.0软件作出各相应的变化曲线图，分析数据。并讨论所用这几种制备方法对混凝作用产生的变化。28 5.混凝剂PASC系列对高岭土模拟废水体系的混凝效果探讨5.2结果与分析5.2.1混凝剂(PASCb)对高岭土模拟废水体系的混凝实验通过共聚法、复合法两种方法制备硅铝比为0.02的混凝剂PASCb，分别测定其对高岭土废水体系的剩余浊度以及出水pH，并计算出浊度去除率。改变投加量，这两项性能指标的改变趋势见5-1。如图a所示，对于硅铝比同为0.02的PASCb系列，在投加量为0～0.4mmol/L时，两种混凝剂的浊度去除率逐渐变大，且采用共聚法制备的混凝剂的浊度去除率优于复合法制备的混凝剂。进一步变大投加量，两者的浊度去除率都部分减小。由此说明，在PASCb混凝剂低投加量时，混凝剂能有比较好的效果，浊度去除率能升至大约80%，同时相比于复合法制备的混凝剂，采用共聚法制备的混凝剂对浊度的去除有更为理想的作用。因此，制备方法不同会导致PASCb的浊度去除率产生相应的变化。8.8100ab8.475%/8.0pH50复x=0.02复x=0.02共x=0.02出水共x=0.027.6共x=0.04共x=0.0425浊度去除率7.200.00.20.40.60.80.00.20.40.60.8c/(mmol/L)c/(mmol/L)图5-1不同投加量条件下对于高岭土模拟水的混凝效果:(a)浊度去除率;(b)出水pH由图b可以看出，采用不同方法制备的PASCb的出水pH随着投加量的变大而慢慢降低，这是因为Al形态水解造成的。两种混凝剂的出水pH变化相差不大，这主要可能是由于该两类混凝剂的Al形态分布比较相似，可见制备方法对混凝剂PASCb的出水pH影响不大。上面讨论了不同制备对于混凝剂PASCb的混凝影响，下面主要是讨论不同硅铝比的混凝剂PASCb的混凝差异。通过共聚法，分别制备硅铝比0.02、0.04的PASC序列，进一步变大投加量，测定混凝剂的浊度去除率以及pH的走势，结果也如图5-1所示。在图a中，投加量为0～0.3mmol/L时，硅铝比不同的两种混凝剂的浊度去29 5.混凝剂PASC系列对高岭土模拟废水体系的混凝效果探讨除率都是逐渐变大的，但此时硅铝比为0.04的混凝剂的浊度去除率稍高于硅铝比为0.02的混凝剂。进一步增大投加量，两种混凝剂的浊度去除率没有很大的差异，直到的投加量超过0.6mmol/L时，此时硅铝比为0.02的混凝剂对浊度的去除有更好的作用，且它们的浊度去除率都有上升趋势。由此可知，在低投加量时，对于混凝剂PASCb，高硅铝比有利于浊度的去除；高投加量（超过0.6mmol/L）时，低硅铝比有利于浊度的去除。如图b所示，增加PASCb的投加量，采用同种方法制备不同硅铝比的混凝剂的出水pH不断减小。由图可以看出，硅铝比为0.02的混凝剂的出水pH下降的速率更快。说明低硅铝比有利于混凝剂PASCb中Al的水解。5.2.2混凝剂(PASCc)对高岭土模拟废水体系的混凝实验分别通过复共法、复合法、共共法三种方法制备硅铝比为0.02的混凝剂PASCc系列，测定各混凝剂对于高岭土模拟废水体系的浊度去除率，以及pH，并计算出其浊度去除率。分析讨论了逐渐加大投加量时，各性能指标的改变趋势，见5-2。b100复共x=0.02a8.8复x=0.02共共x=0.02共共x=0.04758.4%/50pH8.0复共x=0.02复x=0.02出水共共x=0.027.625共共x=0.04浊度去除率7.200.00.20.40.60.80.00.20.40.60.8c/(mmol/L)c/(mmol/L)图5-2不同投加量条件下对于高岭土模拟水的混凝效果:(a)浊度去除率;(b)出水pH在图a中，随着混凝剂PASCc的增加，同种硅铝比下的三类混凝剂的浊度浊度去除率都是先逐渐增加，后基本维持不变。在低投加量0～0.4mmol/L时，复合法和共共法制备的混凝剂的浊度去除率相差不大，但这两类的浊度去除率始终高于复共法制备的。随着混凝剂的进一步增加，三种混凝剂没有明显的变化，此时三种混凝剂的浊度去除率几乎差不多。分析说明，在混凝剂低投加量时，采用复合法以及共共法制备的混凝剂对浊度的去除有较好的效果，在高投加量时，它30 5.混凝剂PASC系列对高岭土模拟废水体系的混凝效果探讨们三种没有很大差异。如图b所示，在整个PASCc的投加量范围内，三种同硅铝比的混凝剂的出水pH都逐渐下降。三种混凝剂的pH降低速率大概顺序为：PASCc(复共法)>PASCc(复合法)>PASCc(共共法)，说明制备方法的不同，Al形态分布也会有所不同。通过共共法制备不同硅铝比的混凝剂PASCc系列，并将各混凝剂分别进行对高岭土废水模拟体系的混凝实验。通过测定混凝过程中的剩余浊度、出水pH，并计算其对应的浊度去除率，比较分析不同硅铝比的混凝剂PASCc系列对于混凝性能的差异。在图5-2中，表达了硅铝比为0.02以及0.04的混凝剂PASCc系列随着投加量增加的性能趋势图。由图a可以得到，在整个投加量范围内，两种不一样硅铝比的混凝剂的浊度去除率皆为随着投加量的变大而变大，后基本维持恒定，同时它们的浊度去除率差别较小。由此可见，硅铝比导致PASCc的浊度去除作用产生的变化不大。在图b中，随着混凝剂PASCc投加量的增加，硅铝比为0.02、0.04的混凝剂的出水pH都不断的减小。由图可以看出，相比于硅铝比为0.02的混凝剂，硅铝比为0.04的混凝剂的出水pH下降速率较快，这说明硅铝比对于Al形态分布有一定影响，硅铝比越高，PASCc混凝剂更有利于水解。5.3小结(1)在混凝剂PASCb系列对高岭土模拟废水的混凝实验中，对于同硅铝比（x=0.02）的混凝剂PASCb而言，低投加量（0～0.4mmol/L），采用共聚法制备混凝剂，它们对于浊度去除率会优于复合法制备的，进一步变大投加量，它们的浊度去除率没有很大的差异；对于同种制备方法（共聚法）的PASCb序列，在低投加量（0～0.3mmol/L）时，高硅铝比有利于浊度的去除，在较大投加量（>0.6mmol/L）时，低硅铝比有利于浊度的去除。(2)在混凝剂PASCb系列对高岭土模拟废水的混凝实验中，对于同硅铝比（x=0.02）的混凝剂PASCb而言，制备方法对混凝剂PASCb的出水pH没有影响；对于同种制备方法（共聚法）的混凝剂PASCb序列，低硅铝比更有利于混凝剂PASCb中Al形态的水解。(3)在混凝剂PASCc系列对高岭土模拟废水的混凝实验中，对于同硅铝比（x=0.02）的混凝剂PASCc而言，低投加量（0～0.4mmol/L）时，相比于复共法制备的混凝剂，复合法和共共法制备的对浊度的去除效果更好，采用复合法和共共法制备的对于浊度去除率基本一样；对于同种制备方法（共共法）的混凝剂PASCc序列，硅铝比对混凝剂的浊度去除率影响较小。31 5.混凝剂PASC系列对高岭土模拟废水体系的混凝效果探讨(4)在混凝剂PASCc系列对高岭土模拟废水的混凝实验中，对于同硅铝比（x=0.02）的混凝剂PASCc而言，不同制备方法的出水pH下降速率大概顺序：PASCc(复共法)>PASCc(复合法)>PASCc(共共法)；对于同种制备方法，不同硅铝比的PASCc系列，硅铝比越高，越有利混凝剂中Al的水解。32 6结论与展望6结论与展望6.1结论本文通过用不一样的铝形态混凝剂来进行对废水的处理，分析测定其混凝后水的浊度、水中有机物指标（UV254、UV410）、Zeta电位等，分析研究各混凝剂，得出其中铝的优势构象。分别比较硅铝比、制备方法对优势形态混凝剂的铝形态分布、混凝效果的影响，为制备高效的聚合硅酸铝三十提供相关的理论依据，主要结论如下：1.通过实验，并结合Al-Ferron逐合比色法研究铝构象，确定PAC以及PAC30具有比AlCl3更好的处理效果，其主要Al优势形态分别为Alb和Alc。2.通过不同硅铝比（x=0.02、0.04、0.08、0.16）、不同制备方法的混凝剂PASCb系列以及PASCc混凝剂系列的混凝投加量实验，分析各混凝剂的Al形态分布。结果表明，硅铝比、制备方法不同不会导致混凝剂的Al形态发生较大的改变。4.在高岭土—腐殖酸模拟废水体系的混凝实验中，对于PASCb混凝剂而言，在投加量范围内，提高硅铝比会增大浊度、UV410的去除率，但不会增大UV254的去除；投加量超过0.6mmol/L时，复合法制备的混凝剂PASCb对浊度去除、UV410去除的效果比较好，而共聚法制备的混凝剂对UV410有更加理想的去除作用。对于PASCc而言，量超过0.25mmol/L，高硅铝比更有利于浊度、UV254、UV410等的去除；不同制备方法对浊度以及UV254的去除率的顺序为：PASCc(复共法)>PASCc(共共法)>PASCc(复合法)；采用复共法制备的对UV410的去除作用更好，另外两种相似。5.在高岭土模拟废水体系混凝实验中，硅铝比对于PASCc的浊度去除率基本没有影响，同时采用复合法和共共法制备的混凝剂对浊度的去除效果更好。对于PASCb而言，投加量较低时，较大的硅铝比有利于浊度的去除，，而投加量较高时则相反；同时采用共聚法制备的混凝剂对浊度去除作用要比复合制备的更理想。6.2展望随着社会经济的发展，废水处理水质多样化，影响混凝剂的混凝效果的条件也错综复杂。为了研制高效且经济的混凝剂，需要我们进一步去全面了解混凝的过程以及影响因素。以下几点需要更深入地研究，最大限度地优化废水处理：(1)需要进一步探讨碱度、pH、水力等因素对聚合硅酸铝三十混凝效果的影响。33 6结论与展望(2)不应单一局限于一种混凝剂的使用，可以尝试多种混凝剂联合使用，探索其混凝效果。34 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