水滑石型污泥脫水劑的制備及污泥脫水性能
發(fā)布時間：2021-03-02 03:42
隨著城鎮(zhèn)化進程的加快,城鎮(zhèn)污水也逐年增加,城鎮(zhèn)污水處理廠的大量興建隨之帶來大量污泥的集聚與排除,因此污泥處理問題十分突出。含水量高的污泥首先需要添加污泥脫水藥劑和配合機械脫水來加速脫出污泥間隙水。目前普遍使用的聚陽離子丙烯酰胺類污泥脫水藥劑不僅價格昂貴,而且配制困難、容易粘污器壁、殘留藥劑難以降解,造成了二次污染,且脫水效率有限（經(jīng)過脫水后的污泥含水率仍在8085%）,這樣致使處理后的污泥量大,二次處理能耗高、運轉(zhuǎn)經(jīng)濟成本大,只好使用污泥掩埋處理方式,不僅占用土地,而且對環(huán)境不友好,本論文針對以上問題研制了新型的污泥脫水劑。通過比較了已被使用的蒙脫石、累托石之后,提出了使用已能大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的鎂鋁水滑石及其化學修飾物為新的無機活性物種,利用其二維納米尺寸的主體層板帶正電荷的特征,及二維納米尺寸的主體層板沿著第三維方向有序排列時僅靠較小的氫鍵締合力形成“滑石”,容易剝離的特點,經(jīng)過去碳酸化反應及膜透析化學修飾,得到氯化鎂鋁雙核氫氧化物疊層片簇（Mg3Al-Cl-LDH）和氫氧化鎂鋁雙核正電溶膠疊層片簇（Mg3Al-LDHEPCL）,二者皆保留了水滑石主體基礎板塊與...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：130 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
009年1月水質(zhì)類別比例Fig.1-1TheproportionaldistributionofwaterqualityinJanuray2009
第 1 章 緒論.3 污泥脫水中存在的問題 1978 年~2004 年，全國污水廠的污泥泥餅產(chǎn)量從 150 噸/日增加到 /日，大部分污水處理廠缺少污泥處置的設施，污泥尚未得到安全處隨著城市污水處理能力的不斷增加，每天不斷產(chǎn)生更多的污泥，污置已經(jīng)成為污水處理、環(huán)境整治工作中的新難題、新挑戰(zhàn)[29~32]。據(jù)國內(nèi)外污泥無害化處置經(jīng)驗[33~36]，污泥填埋逐漸被禁止使用，污逐步加少的趨勢，取而代之，以土地利用為目的的堆肥和熱干化技泥無害化處置的主要手段[37~41]。在多元化的思想指導下，在應用穩(wěn)消化技術、堆肥技術的同時，嘗試學習美國及歐洲的生物化學方法[42~45]，可將污泥中的有機物最大化的保留[46~49]，是實現(xiàn)污泥資源，穩(wěn)定化，無害化的先進技術[50~54]。論文所研制出的新型污泥脫水劑有利于以堆肥為主的后續(xù)污泥處置員國污泥處置現(xiàn)狀可以看出（如圖 1-2），發(fā)達國家污泥處置多以土主體[55~58]。
天然水滑石或工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的人工水滑石是熱穩(wěn)定性非常優(yōu)異的無毒環(huán)保產(chǎn)品，因結構中鎂鋁比例固定，容易形成穩(wěn)定規(guī)整的層狀晶體結構團簇，帶的永久正電荷量大，巨大的比表面積，廉價易得且具有優(yōu)異的層狀晶體結構。水滑石屬三方晶系, 空間群為 R3m，羥基 OH-堆積形成密置雙層, 鎂、鋁離子隨機分布在羥基堆積成的密置雙層八面體空隙中, 形成帶正電的基本層[Mg6Al2(OH)16]2+(Mg3Al-LDH), 兩個 Mg3Al-LDH 間夾帶負電中間層[CO32-,4H2O]，Mg3Al-LDH 和中間層交錯堆積,形成鎂鋁水滑石層狀晶體。目前因水滑石分散性和透明性好，熱穩(wěn)定性優(yōu)異，被廣泛用作塑料制品熱穩(wěn)定劑和阻燃劑[95~100]，市場上容易獲得。但工業(yè)生產(chǎn)的鋁鎂水滑石，由于 CO32-與 Mg3Al-LDH 結合過于密切，層間離子的可交換性小，需通過去碳酸化反應進行化學修飾才可以用作合成無機有機雜化聚合物的骨架。Andrey Tsyganok 和 Abdelhamid Sayari[101]曾對水滑石去碳酸化前后的結構進行模擬表示，去碳酸化前如圖 1-3 所示。經(jīng)過去碳酸化修飾后的水滑石，其層間的陰離子可被其他陰離子與有機物置換，置換后的模擬圖如 1-4。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]層狀雙金屬氫氧化物微觀結構與性質(zhì)的理論研究進展[J]. 倪哲明,胥倩,潘國祥,毛江洪. 物理化學學報. 2009(04)
[2]n（Mg）/n（Al）=3的水滑石層板結構及層間距的陰離子調(diào)控[J]. 劉亞輝,郭玉華,吳靜怡,劉靈燕,何靜,陳標華,蒲敏. 高等學�；瘜W學報. 2008(06)
[3]水滑石/LLDPE無鹵阻燃復合材料的阻燃性[J]. 張麗本,溫云飛,馬成國,劉立柱. 現(xiàn)代塑料加工應用. 2008(01)
[4]城市污水處理廠污泥脫水性能研究[J]. 高健磊,閆怡新,吳建平,萬耀強. 環(huán)境科學與技術. 2008(02)
[5]殼聚糖及其衍生物對染料廢水的脫色研究[J]. 陳忻,孫恢禮,潘嘉慧. 環(huán)境科學與技術. 2007(09)
[6]Production and application of a novel bioflocculant by multiple-microorganism consortia using brewery wastewater as carbon source[J]. ZHANG Zhi-qiang1,LIN Bo2,XIA Si-qing1,,WANG Xue-jiang1,YANG A-ming11.State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse,College of Environmental Science and Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China.2.College of Environmental Science and Engineering,Nanchang University,Nanchang 330031,China. Journal of Environmental Sciences. 2007(06)
[7]高分子量陽離子型污泥脫水劑的合成[J]. 李志堅,張秀玲. 應用化工. 2007(04)
[8]淀粉衍生物絮凝劑的研究進展[J]. 陳彥逍,劉紹英,王公應. 工業(yè)水處理. 2007(01)
[9]水處理絮凝劑的研究進展[J]. 樊忠昌,馬同森. 南陽師范學院學報. 2006(12)
[10]水處理有機絮凝劑的研究進展[J]. 苗慶顯,高立芹,秦夢華. 工業(yè)水處理. 2006(10)
博士論文
[1]改性累托石/殼聚糖復合絮凝劑的研制與應用研究[D]. 曾德芳.武漢理工大學 2006
[2]丙烯酰胺類聚合物合成及性能研究[D]. 丁偉.大慶石油學院 2006
碩士論文
[1]兼氧生物絮凝反應器預處理城鎮(zhèn)污水的試驗研究[D]. 張婷.武漢理工大學 2009
本文編號：3058533
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：130 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
009年1月水質(zhì)類別比例Fig.1-1TheproportionaldistributionofwaterqualityinJanuray2009
第 1 章 緒論.3 污泥脫水中存在的問題 1978 年~2004 年，全國污水廠的污泥泥餅產(chǎn)量從 150 噸/日增加到 /日，大部分污水處理廠缺少污泥處置的設施，污泥尚未得到安全處隨著城市污水處理能力的不斷增加，每天不斷產(chǎn)生更多的污泥，污置已經(jīng)成為污水處理、環(huán)境整治工作中的新難題、新挑戰(zhàn)[29~32]。據(jù)國內(nèi)外污泥無害化處置經(jīng)驗[33~36]，污泥填埋逐漸被禁止使用，污逐步加少的趨勢，取而代之，以土地利用為目的的堆肥和熱干化技泥無害化處置的主要手段[37~41]。在多元化的思想指導下，在應用穩(wěn)消化技術、堆肥技術的同時，嘗試學習美國及歐洲的生物化學方法[42~45]，可將污泥中的有機物最大化的保留[46~49]，是實現(xiàn)污泥資源，穩(wěn)定化，無害化的先進技術[50~54]。論文所研制出的新型污泥脫水劑有利于以堆肥為主的后續(xù)污泥處置員國污泥處置現(xiàn)狀可以看出（如圖 1-2），發(fā)達國家污泥處置多以土主體[55~58]。
天然水滑石或工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的人工水滑石是熱穩(wěn)定性非常優(yōu)異的無毒環(huán)保產(chǎn)品，因結構中鎂鋁比例固定，容易形成穩(wěn)定規(guī)整的層狀晶體結構團簇，帶的永久正電荷量大，巨大的比表面積，廉價易得且具有優(yōu)異的層狀晶體結構。水滑石屬三方晶系, 空間群為 R3m，羥基 OH-堆積形成密置雙層, 鎂、鋁離子隨機分布在羥基堆積成的密置雙層八面體空隙中, 形成帶正電的基本層[Mg6Al2(OH)16]2+(Mg3Al-LDH), 兩個 Mg3Al-LDH 間夾帶負電中間層[CO32-,4H2O]，Mg3Al-LDH 和中間層交錯堆積,形成鎂鋁水滑石層狀晶體。目前因水滑石分散性和透明性好，熱穩(wěn)定性優(yōu)異，被廣泛用作塑料制品熱穩(wěn)定劑和阻燃劑[95~100]，市場上容易獲得。但工業(yè)生產(chǎn)的鋁鎂水滑石，由于 CO32-與 Mg3Al-LDH 結合過于密切，層間離子的可交換性小，需通過去碳酸化反應進行化學修飾才可以用作合成無機有機雜化聚合物的骨架。Andrey Tsyganok 和 Abdelhamid Sayari[101]曾對水滑石去碳酸化前后的結構進行模擬表示，去碳酸化前如圖 1-3 所示。經(jīng)過去碳酸化修飾后的水滑石，其層間的陰離子可被其他陰離子與有機物置換，置換后的模擬圖如 1-4。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]層狀雙金屬氫氧化物微觀結構與性質(zhì)的理論研究進展[J]. 倪哲明,胥倩,潘國祥,毛江洪. 物理化學學報. 2009(04)
[2]n（Mg）/n（Al）=3的水滑石層板結構及層間距的陰離子調(diào)控[J]. 劉亞輝,郭玉華,吳靜怡,劉靈燕,何靜,陳標華,蒲敏. 高等學�；瘜W學報. 2008(06)
[3]水滑石/LLDPE無鹵阻燃復合材料的阻燃性[J]. 張麗本,溫云飛,馬成國,劉立柱. 現(xiàn)代塑料加工應用. 2008(01)
[4]城市污水處理廠污泥脫水性能研究[J]. 高健磊,閆怡新,吳建平,萬耀強. 環(huán)境科學與技術. 2008(02)
[5]殼聚糖及其衍生物對染料廢水的脫色研究[J]. 陳忻,孫恢禮,潘嘉慧. 環(huán)境科學與技術. 2007(09)
[6]Production and application of a novel bioflocculant by multiple-microorganism consortia using brewery wastewater as carbon source[J]. ZHANG Zhi-qiang1,LIN Bo2,XIA Si-qing1,,WANG Xue-jiang1,YANG A-ming11.State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse,College of Environmental Science and Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China.2.College of Environmental Science and Engineering,Nanchang University,Nanchang 330031,China. Journal of Environmental Sciences. 2007(06)
[7]高分子量陽離子型污泥脫水劑的合成[J]. 李志堅,張秀玲. 應用化工. 2007(04)
[8]淀粉衍生物絮凝劑的研究進展[J]. 陳彥逍,劉紹英,王公應. 工業(yè)水處理. 2007(01)
[9]水處理絮凝劑的研究進展[J]. 樊忠昌,馬同森. 南陽師范學院學報. 2006(12)
[10]水處理有機絮凝劑的研究進展[J]. 苗慶顯,高立芹,秦夢華. 工業(yè)水處理. 2006(10)
博士論文
[1]改性累托石/殼聚糖復合絮凝劑的研制與應用研究[D]. 曾德芳.武漢理工大學 2006
[2]丙烯酰胺類聚合物合成及性能研究[D]. 丁偉.大慶石油學院 2006
碩士論文
[1]兼氧生物絮凝反應器預處理城鎮(zhèn)污水的試驗研究[D]. 張婷.武漢理工大學 2009
本文編號：3058533
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