【摘要】：本論文基于鈦鹽混凝劑廣闊的應(yīng)用前景,系統(tǒng)研究了四氯化鈦混凝劑處理不同水體的混凝效果和混凝行為,結(jié)合絮體電荷特性的變化,研究四氯化鈦的混凝作用機(jī)理。另外,通過(guò)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)四氯化鈦的混凝動(dòng)態(tài)過(guò)程,從絮體生長(zhǎng)速度,粒徑,強(qiáng)度,破碎后恢復(fù)能力和絮體結(jié)構(gòu)五個(gè)方面研究了四氯化鈦所產(chǎn)生的絮體特性。實(shí)驗(yàn)同時(shí)制備出新型的可穩(wěn)定貯存的聚合氯化鈦混凝劑,確定了聚合氯化鈦混凝劑的制備工藝和條件,探討了聚合氯化鈦對(duì)不同水質(zhì)的凈化效果,研究了聚合氯化鈦的混凝行為和絮體特性。實(shí)驗(yàn)最后研究了混凝處理后污泥的回用,并對(duì)所得產(chǎn)物進(jìn)行了物化性質(zhì)和光催化活性的表征。論文的具體研究?jī)?nèi)容及研究結(jié)論如下： (1)采用TiCl4混凝劑分別混凝處理腐殖酸-高嶺土模擬水樣,黃腐酸-高嶺土模擬水樣,引黃水庫(kù)水實(shí)際水樣和小清河實(shí)際水樣,通過(guò)出水剩余濁度,UV254或UV278去除率和DOC去除率等混凝指標(biāo)評(píng)價(jià)TiCl4的混凝效果,實(shí)驗(yàn)同時(shí)研究了TiCl4投加量和水樣初始pH值對(duì)混凝效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,TiCl4是一種有效的水處理用混凝劑,能夠有效的去除水體顆粒物和有機(jī)物,且TiCl4對(duì)有機(jī)物去除率明顯高于傳統(tǒng)鋁鹽和鐵鹽混凝劑。TiCl4在較低的投加量條件下能夠發(fā)揮吸附電中和作用,而在較高投加量條件下,混凝機(jī)理主要為卷掃網(wǎng)捕作用。在水樣初始pH發(fā)生變化時(shí),與傳統(tǒng)混凝劑相比,TiCl4對(duì)有機(jī)物的去除率較穩(wěn)定,在較高的水樣pH條件下,TiCl4對(duì)水體的除濁效果較高,這表明,TiCl4具有較寬泛的pH適用范圍。 (2)采用激光粒度散射儀在線(xiàn)監(jiān)測(cè)TiCl4處理不同水樣的混凝動(dòng)態(tài)過(guò)程,通過(guò)計(jì)算絮體生長(zhǎng)速度,粒徑,強(qiáng)度因子和恢復(fù)因子來(lái)表征TiCl4所形成的絮體特性。實(shí)驗(yàn)同時(shí)研究了混凝劑投加量,水樣初始pH值,混凝過(guò)程中的破碎強(qiáng)度和破碎時(shí)間等不同混凝條件對(duì)TiCl4絮體特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,TiCl4投入水體后,迅速發(fā)揮混凝作用,絮體生長(zhǎng)速度明顯大于傳統(tǒng)混凝劑,在較短的混凝時(shí)間內(nèi),絮體粒徑迅速增大至穩(wěn)定粒徑,所需要的水利停留時(shí)間較短,且絮體路徑明顯大于傳統(tǒng)混凝劑的絮體粒徑。處理腐殖酸-高嶺土模擬水樣時(shí),鋁鹽混凝劑具有較大的絮體強(qiáng)度因子,絮體強(qiáng)度較高,TiCl4與鐵鹽混凝劑的絮體強(qiáng)度相當(dāng)。TiCl4所形成的絮體恢復(fù)因子最小,破碎后再生能力最弱。處理黃腐酸-高嶺土模擬水樣時(shí),隨著TiCl4投加量的增大,絮體恢復(fù)因子逐漸降低,而絮體強(qiáng)度因子較小的受到混凝劑投加量的影響。處理引黃水庫(kù)水實(shí)際水樣時(shí),在pH為8時(shí),TiCl4所生成絮體粒徑最大(560.4μm),絮體強(qiáng)度因子順序如下：pH5pH6pH8pH10,絮體恢復(fù)因子均隨著pH的增大而減小,即酸性條件下所形成的絮體在破碎后恢復(fù)能力較強(qiáng)。處理小清河實(shí)際水樣時(shí),絮體生長(zhǎng)速度和粒徑均隨著TiCl4投加量的增大而增大,較高投加量條件下的絮體恢復(fù)因子小于低投加量條件下的絮體恢復(fù)因子。不論水樣種類(lèi)和混凝劑種類(lèi),隨著破碎強(qiáng)度的增大,絮體強(qiáng)度均逐漸減小,絮體破碎后再生能力均逐漸增強(qiáng),破碎時(shí)間的延長(zhǎng)均會(huì)降低絮體的強(qiáng)度和恢復(fù)能力。 (3)研究了TiCl4在單次投加工藝和二次投加工藝混凝體系中的混凝效果,通過(guò)監(jiān)測(cè)顆粒物和有機(jī)物去除率及混凝過(guò)程中絮體zeta電位的變化,對(duì)比兩種投加工藝的混凝效果,研究二次投加工藝混凝過(guò)程的混凝機(jī)理。實(shí)驗(yàn)同時(shí)研究了水質(zhì)特性(水體硬度和離子強(qiáng)度)對(duì)TiCl4混凝效果和絮體特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,二次投加少量的TiCl4能夠有效的提高除濁及HA和FA去除率,二次投加的TiCl4能夠有效的發(fā)揮電中和,吸附和共沉淀作用,絮體再生粒徑明顯增大,絮體破碎后恢復(fù)能力明顯提高,絮體結(jié)構(gòu)的密實(shí)程度增大。在TiCl4總投加量相同的條件下,二次投加工藝在水體除濁方面具有明顯優(yōu)勢(shì),絮體粒徑較大,破碎后再生能力較強(qiáng),但是絮體結(jié)構(gòu)的密實(shí)程度有所降低。水質(zhì)特性的影響實(shí)驗(yàn)表明,適當(dāng)?shù)奶岣咚w的硬度和離子強(qiáng)度能夠有效的增大顆粒物和有機(jī)物去除率,改善絮體特性。 (4)分別采用陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺(PAM),聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC),復(fù)合型生物絮凝劑(CBF)和海藻酸鈉(SA)作為T(mén)iCl4混凝劑的助凝劑,研究助凝劑對(duì)TiCl4混凝效果,作用機(jī)制和絮體特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,四種助凝劑均能夠有效的提高TiCl4的除濁效果和有機(jī)物去除率,尤其在較低的TiCl4投加量條件下,助凝劑的助凝效果更加明顯。TiCl4與助凝劑的投加順序及助凝劑種類(lèi)是影響混凝效果和絮體特性的重要因素。PAM做助凝劑時(shí),對(duì)黃腐酸的去除率TiCl4-PAM PAM-TiCl4,絮體粒徑和生長(zhǎng)速度大小順序?yàn)椋篢iCl4-PAM TiCl4 PAM-TiCl4, PAM的加入使得絮體結(jié)構(gòu)變得松散。PDMDAAC做助凝劑時(shí),腐殖酸去除率PDMDAAC-TiCl4 TiCl4-PDMDAAC, PDMDAAC能夠有效的改善絮體的恢復(fù)能力和結(jié)構(gòu)特性。 (5)采用微量滴堿法制備了一系列可穩(wěn)定貯存的堿化度不同的聚合氯化鈦混凝劑,采用電噴霧電離質(zhì)譜法分析了聚合氯化鈦溶液中鈦的水解形態(tài),實(shí)驗(yàn)將聚合氯化鈦應(yīng)用于模擬水樣和實(shí)際水體的混凝處理,并對(duì)聚合氯化鈦的混凝動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè),研究了聚合氯化鈦的絮體特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與四氯化鈦相比,聚合氯化鈦能夠更有效的去除水體濁度和溶解性有機(jī)物,且混凝結(jié)束后出水pH值較高,一定程度上解決了四氯化鈦混凝結(jié)束后出水pH值較低的問(wèn)題,另外,聚合氯化鈦能夠有效的改善絮體特性,增大絮體粒徑,提高絮體生長(zhǎng)速度,所生成絮體的結(jié)構(gòu)更加密實(shí)。因此,聚合氯化鈦是一種高效水處理劑。 (6)混凝過(guò)程結(jié)束后,實(shí)驗(yàn)回收所得污泥并高溫煅燒,采用現(xiàn)代分析手段表征所得煅燒產(chǎn)物的物化特性及光催化活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,TiCl4和聚合氯化鈦(PTC)混凝結(jié)束后回收污泥經(jīng)高溫煅燒能夠得到具有廣泛應(yīng)用價(jià)值的二氧化鈦(TiO2),對(duì)Ti02晶體形態(tài)的表征發(fā)現(xiàn),污泥回用所得的TiO2為銳鈦型,光催化活性實(shí)驗(yàn)表明,Ti02具有較高的光催化活性,能夠有效的降解水體中的污染物。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：X703;X52

【參考文獻(xiàn)】

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1 高寶玉,岳欽艷,王占生,湯鴻霄;聚硅氯化鋁混凝劑的混凝效果研究[J];中國(guó)給水排水;1999年12期

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3 荀銳;王偉;喬瑋;尹可清;;城市污泥處理現(xiàn)狀與強(qiáng)化脫水的水熱減量化技術(shù)[J];環(huán)境衛(wèi)生工程;2008年02期

4 金鵬康,王曉昌;腐殖酸絮凝體的形態(tài)學(xué)特征和混凝化學(xué)條件[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2001年S1期

5 湯鴻霄;羥基聚合氯化鋁的絮凝形態(tài)學(xué)[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);1998年01期

6 劉振中;宋剛福;;水源水中腐殖酸的危害及去除方法[J];江西科學(xué);2006年04期

7 湯鴻霄;;湯鴻霄院士對(duì)21世紀(jì)水資源問(wèn)題的思考[J];科學(xué)世界;1999年08期

8 續(xù)京;宮鵬;秦喜梅;;四氯化鈦水解特性的研究[J];石油化工應(yīng)用;2009年06期

9 鄭懷禮,劉克萬(wàn);無(wú)機(jī)高分子復(fù)合絮凝劑的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J];水處理技術(shù);2004年06期

10 張顯球,張林生,呂錫武;納濾對(duì)水中有機(jī)微污染的去除效果與應(yīng)用[J];水處理技術(shù);2005年02期

本文編號(hào)：2741400