新型凝胶法制备pac及其在除藻、低温低浊水处理中的应用

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1、新型凝胶法制备PAC及其在除藻、低温低浊水处理中的应用重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：谢婉莹指导教师：郑怀礼教授专业：市政工程学科门类：工学重庆大学城市建设与环境工程学院二O一五年四月AlgaRemovingandLowTemperatureRawWaterTreatingPerformanceofPACPreparedviaAdvancedGelMethodAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngin

2、eeringByXieWanyingSupervisedbyProf.ZhengHuailiSpecialty:MunicipalEngineeringFacultyofUrbanConstruction&EnvironmentalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015中文摘要摘要聚合氯化铝PAC是一种应用广泛的无机高分子絮凝剂，具备使用投加量少、混凝效率高、净水性能好、改变水体pH程度不大等众多优点。PAC常用的制备方法很多，包括酸溶二步法、碱溶法等。工业制备PAC常采用酸溶二步法，这种

3、方法需高温高压的生产条件。生产过程中，“酸溶”会对设备产生很强腐蚀性，较长的制备时间严重限制生产效率。同时，工业制备方法所生产的PAC杂质含量高，纯度低。因此，有必要研制一种生产条件温和、生产时间短、纯度高、性能好的PAC的制备方法。论文研制一种新型凝胶法去制备高纯度PAC。以工业级Al(OH)3作原料，在微沸的条件下与微过量碱液快速反应得到偏铝酸钠溶液后，加盐酸调节盐基度即可制得Alb含量很高的PAC。研究了Al(OH)3与碱液配比、盐酸溶液浓度及滴加速度、加热时间、加热温度等因素对制备PAC铝形态的影响。用Al-Ferron逐时络合光度法对新型凝胶法PAC进行了

4、铝形态含量计算，并用核磁共振、红外光谱、XRD等技术手段对其结构进行表征。最后，考察了自制PAC对含藻模拟水样及低温低浊嘉陵江水源水的去除效果，并定性分析絮凝机理。通过单因素实验研究，确定并得到凝胶法PAC的优化合成条件为：当Al(OH)3与NaOH的配比为后者微过量，即Al(OH)3：NaOH=1.00mol:1.50mol；HCl溶液浓度为6.19mol/L，其滴加速度为15.0mL/min，加热温度为80℃，加热时间为0.5—1.0h。新型凝胶法具有制备条件温和，反应时间较短，产品杂质少，纯度高，Alb含量高等优点。通过核磁共振图谱分析，最优条件制备的，OH/

5、Al=2.0的PAC产品中有丰富Al13结构及类Al13化合态，且将NMR图谱计算的特定铝形态含量与Al-Ferron逐时络合光度法的计算结果进行对比分析。通过XRD分析可知，随着盐基度的增大，产品中代表Al13结构的含量增大，并在OH/Al=2.0时出现非常明显的代表Al13结构的2-Theta。通过红外分析可知，新型凝胶法PAC中存在Al-OH及H-OH基团，高盐基度PAC产品含较多多核羟基络合物。同时，用扫描电镜研究了自制PAC的形貌构象。用自制PAC及几种市售絮凝剂除藻，将形成的絮体预处理后拍摄SEM图像。SEM结果显示自制PAC-藻类絮体结构十分紧密，而且

6、絮体粒径最大。将新型凝胶法PAC用于含藻模拟水样的处理。实验数据显示，OH/Al=2.0的自制PAC，在投加量=6.6mg/L时对除浊=30NTU的含藻水样有很好的去除效果。试验结果表明，自制PAC在一定温度范围内及一定初浊范围内都有很好的除浊、除藻能力，同时保证出水残余铝浓度低于0.2mg/L。用微生物倒置显微镜观测了不I重庆大学硕士学位论文同投加量及不同盐基度PAC的除藻絮体。结合Zeta电位分析自制PAC的除藻絮凝机理，分析发现主要是电性中和，其次是网扑卷扫作用。将自制PAC用于低温低浊嘉陵江水源水的处理，考察了其对浊度、叶绿素、高锰酸盐指数、UV254的去除

7、能力。OH/Al=2.0自制PAC在投量范围=15.4—22.0mg/L内具有很好的综合除污能力，并且能保证对原水的pH改变程度较小，同时保持水体中残余铝的浓度低于0.2mg/L。将自制PAC与几种市售PAC、明矾、铁盐絮凝剂作对比，试验结果显示自制PAC具有最高的综合处理能力，絮凝性能优异。关键词：凝胶法，聚合氯化铝，除藻，低温低浊，水源水II英文摘要ABSTRACTPoly-aluminumchloride(PAC)isanefficientcoagulantwhichcouldbeutilizedinwatertreatmentprocess,andhas