本文關(guān)鍵詞：共價鍵型有機硅鋁復(fù)合絮凝劑的制備及其混凝性能研究　出處：《西安建筑科技大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：混凝沉淀技術(shù)是飲用水處理以及廢水處理常用的單元操作，其效果主要是取決于所使用混凝劑的種類和性能。無機-有機復(fù)合型高分子絮凝劑兼具有無機絮凝劑和有機絮凝劑二者的優(yōu)點，可以提高絮凝效果，并降低處理成本，更重要的是有利于去除某些新興特殊污染物。因此絮凝劑研發(fā)的一個新的熱點是將有機組分和無機組分用共價鍵的形式組合為復(fù)合型的高分子。 論文采用了3-三乙氧基硅基丙基三甲基氯化銨以及氯化鋁合成了一種新型的共價鍵型高分子絮凝劑。通過向硅鋁絮凝劑中引入特定的強堿性離子交換基團(tuán)，使得絮凝劑在混凝過程中不但可以去除水中憎水性的大分子物質(zhì)，還可以去除小分子的溶解性物質(zhì)雙氯芬酸和水楊酸。應(yīng)用多種現(xiàn)代分析方法包括紅外光譜、透射電鏡、zeta電位測定等，系統(tǒng)地研究了共價鍵型有機硅鋁復(fù)合絮凝劑的制備參數(shù)包括堿化度、Si/Al摩爾比等。對于絮凝劑的結(jié)構(gòu)形態(tài)及荷電特征的影響，并對絮凝劑除濁脫色性能進(jìn)行了驗證，最后研究了共價鍵型有機硅鋁復(fù)合絮凝劑對雙氯芬酸和水楊酸的混凝去除效果。 以3-三乙氧基硅基丙基三甲基氯化銨做為硅源的共價鍵型有機硅鋁復(fù)合絮凝劑具有較高的穩(wěn)定性。當(dāng)總鋁濃度（AlT）是0.2mol/L時，該共價鍵型復(fù)合高分子絮凝劑能夠在Si/Al摩爾比為0.6、B值為2.5時仍然保持穩(wěn)定。和常規(guī)的硅鋁系復(fù)合絮凝劑相比，這類共價鍵型復(fù)合高分子絮凝劑能夠保持穩(wěn)定的Si/Al摩爾比上限以及B值上限有了大幅提高。另外由紅外光譜可知，制備出的新型絮凝劑中的有機組分和無機組分是通過共價鍵結(jié)合的，并且強堿性離子交換基團(tuán)是通過此共價鍵嫁接于絮凝劑中的。 對共價鍵型有機硅鋁復(fù)合絮凝劑物化特性的評價結(jié)果表明，制得的共價鍵型有機硅鋁復(fù)合絮凝劑均為酸性，其本身pH值隨著Si/Al摩爾比和B值的增大而升高；該絮凝劑的zeta電位隨Si/Al摩爾比增大而逐漸升高，隨著B值的增大而逐漸降低。由透射電鏡結(jié)果可知，當(dāng)B值為2的共價鍵型有機硅鋁復(fù)合絮凝劑聚集體較較容易形成網(wǎng)狀的密實結(jié)構(gòu)，當(dāng)B值為2.5的共價鍵型有機硅鋁復(fù)合絮凝劑中存在一些游離的聚合體，其聚合體尺度通常在幾十到幾百納米之間。 共價鍵型有機硅鋁復(fù)合絮凝劑對于常規(guī)污染物質(zhì)的絮凝性能十分優(yōu)異，可高效去除水中的濁度和色度。B值和Si/Al摩爾比對該新型絮凝劑的混凝效果都有著明顯的影響。共價鍵型有機硅鋁復(fù)合絮凝劑可以高效去除水中的藥品及個人護(hù)理品（PPCPs）代表物，而常規(guī)絮凝劑對于這類物質(zhì)幾乎不能去除。該新型絮凝劑對與雙氯芬酸的去除效果是隨著Si/Al摩爾比及B值的增大而增大，去除效果基本不受體系pH影響。當(dāng)雙氯芬酸配水濃度接近環(huán)境濃度時，該新型絮凝劑仍有很好的去除效果，這表明該絮凝劑將在未來的水處理領(lǐng)域能發(fā)揮應(yīng)用作用。
[Abstract]:Coagulation and sedimentation technology is a common unit operation for drinking water treatment and wastewater treatment. The effect mainly depends on the kind and performance of the coagulant used. Inorganic-organic compound polymer flocculant has the advantages of both inorganic flocculant and organic flocculant which can improve the flocculation effect. And reduce the processing cost. More importantly, it is beneficial to remove some new special pollutants. Therefore, a new hot spot of flocculant research and development is to combine the composition and inorganic components in the form of covalent bonds into composite polymers. In this paper, a novel covalent polymer flocculant was synthesized by using 3-triethoxysilylpropyl trimethyl ammonium chloride and aluminum chloride, and a specific strong basic ion exchange group was introduced into the silicon-aluminum flocculant. The flocculant can not only remove hydrophobic macromolecular substances, but also the dissolvable substances diclofenac and salicylic acid in the coagulation process. The preparation parameters including alkalinity of covalently bonded organosilicon-aluminum composite flocculant were systematically studied by transmission electron microscope (TEM) and Zeta potential measurement. The effects of Si/Al molar ratio on the structure morphology and charge-charge characteristics of flocculant were investigated and the decolorization performance of flocculant was verified. Finally, the coagulation removal effect of diclofenac and salicylic acid was studied. The covalent organosilica-aluminum composite flocculant with 3-triethoxysilylpropyl trimethyl ammonium chloride as silicon source has high stability when the total aluminum concentration is 0.2 mol / L. The covalently bonded composite polymer flocculant can remain stable when the molar ratio of Si/Al is 0.6nb = 2.5.Compared with the conventional Si-Al composite flocculant. This kind of covalent composite polymer flocculant can maintain stable upper limit of Si/Al molar ratio and upper limit of B value. The organic and inorganic components of the new flocculant are bound by covalent bond, and the strong basic ion exchange group is grafted to the flocculant by this covalent bond. The evaluation of the physical and chemical properties of covalently bonded organosilica-aluminum composite flocculants shows that the covalent organosilica-aluminum composite flocculants are all acidic. The pH value increases with the increase of Si/Al molar ratio and B value. The zeta potential of the flocculant increases with the increase of Si/Al molar ratio and decreases with the increase of B value. When the B value is 2, the covalent organosilicon-aluminum composite flocculant aggregates are easy to form the network dense structure, when B value is 2.5, there are some free polymers in the covalently bonded organosilicon-aluminum composite flocculant. The size of the polymer is usually in the range of tens to hundreds of nanometers. Covalently bonded organosilicon-aluminum composite flocculants have excellent flocculation performance for conventional pollutants. The turbidity, chroma. B value and Si/Al molar ratio of the new flocculant can be effectively removed. Covalently bonded organosilica-aluminum composite flocculant can effectively remove the drugs in water. Personal Care products (. PPCPs). The effect of the new flocculant on the removal of diclofenac and diclofenac increased with the increase of Si/Al molar ratio and B value. When the concentration of diclofenac was close to the environmental concentration, the new flocculant still had a good removal effect. This indicates that the flocculant will play an important role in the field of water treatment in the future.
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU991.22;X703.5

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本文編號：1440586