混凝水質(zhì)及條件對聚合氯化鋁中Al-,13-組分的混凝行為的影響.pdf

1、為了研究聚合氯化鋁（Poly－aluminum chloride，簡稱PAC）中Al13組分在水處理過程中的混凝效果和混凝行為，以及影響混凝效果的因素，采用乙醇-酮分離法分離提純出PAC中的Al13組分，通過燒杯試驗(yàn)、Zeta電位的測定、靜態(tài)光散射法等多種方法及技術(shù)，比較了Al13組分、傳統(tǒng)鋁鹽AlCl3及PAC在不同水質(zhì)和混凝條件（主要是含有不同污染物質(zhì)的模擬水樣，含有不同陰陽離子、不同硬度的水樣，混凝過程中不同的攪拌強(qiáng)度、破碎剪切作

2、用）下的混凝行為和混凝效果，研究了水質(zhì)和混凝條件對Al13組分混凝效果的影響情況，明確了在何種水質(zhì)和混凝條件下Al13組分可發(fā)揮其優(yōu)異效能，并探討了Al13組分在混凝過程中的混凝機(jī)理。主要結(jié)論如下： （1）AlCl3、PAC和Al13組分均可有效去除腐殖酸，以及腐殖酸和高嶺土混合模擬水樣中的腐殖酸和高嶺土。在腐殖酸和高嶺土混合模擬水樣的處理過程中，三種鋁鹽混凝劑混凝性能差別不大。而在腐殖酸水樣的處理過程中，要求嚴(yán)格控制混凝條件，

3、尤其是對于以單體形態(tài)鋁為主的AlCl3來說，最佳混凝劑投加量范圍和最佳pH范圍均較窄；以聚合鋁形態(tài)為主的PAC比Al13組分的最佳混凝劑投加量范圍和最佳pH范圍略微寬泛一些，總體來說兩者性能差別不大，但當(dāng)混凝條件發(fā)生變化（低于或高于最佳混凝劑投加量范圍和最佳pH范圍）時(shí)，Al13組分的混凝效果顯著降低，混凝過程中要求嚴(yán)格控制混凝條件。 （2）隨著離子強(qiáng)度的增大，三種鋁鹽混凝劑的混凝效果均顯著降低，不管是處理腐殖酸水樣，還是處理腐

4、殖酸和高嶺土的混合水樣，相比于其他兩種混凝劑，Al13組分均可保持較好的混凝效果。 （3）不管是處理腐殖酸水樣，還是腐殖酸和高嶺土混合水樣時(shí)，在所考察的離子濃度下，除NH4+對Al13組分和AlCl3的混凝性能略有影響外，陽離子對混凝效果的影響不大。陰離子可以顯著影響混凝效果，特別是當(dāng)水體中存在SiO32-、HPO42-和H2PO4-時(shí)，Al13組分和AlCl3的混凝效果顯著降低，這可能與陰離子在水體中發(fā)生水解有關(guān)。PAC在處理

5、引入各種陰陽離子的兩種模擬水樣時(shí)均可保持良好的混凝效果。 （4）混凝過程中，Al13組分并沒有表現(xiàn)出比AlCl3及PAC更優(yōu)異的電中和能力，可能是混凝劑與污染物質(zhì)之間的反應(yīng)與混凝過程中的實(shí)際鋁形態(tài)分布有關(guān)，而不是依賴于體系的初始鋁形態(tài)分布。電中和并不是唯一的混凝機(jī)理，污染物質(zhì)可能與Al3+及水解產(chǎn)物發(fā)生絡(luò)合或螯合作用形成不溶于水的螯合物而被去除。 （5）不同形態(tài)鋁鹽混凝劑的混凝性能隨著水體硬度的增加而提高。在所考察的所有

6、水體硬度條件下，以單體鋁形態(tài)為主要成分的AlCl3均可有效的去除水樣中的腐殖酸，特別是較高硬度的水體中。而Al13組分只有在低硬度水體中才可以發(fā)揮比AlCl3和PAC更高的混凝效果。 （6）隨著水體硬度的增加，三種混凝劑與污染物質(zhì)反應(yīng)的初始反應(yīng)速度均降低，其中Al13組分的初始反應(yīng)速度最低，AlCl3最高。在所研究的水體硬度下，以AlCl3為混凝劑時(shí)的絮體生成速度最快，且生成的絮體最大；以Al13組分為混凝劑時(shí)的絮體生成速度最慢

7、，生成的絮體也最小。AlCl3、PAC和Al13組分的最大絮體分別出現(xiàn)在水體硬度為8、4和1 mmol·L-1時(shí)。此外，Al13組分混凝生成的絮體大小范圍最窄，絮體差異性最小。 （7）以Al13組分為混凝劑的混凝處理過程中，在混凝的起始階段需要較長的停滯時(shí)間，但絮體以最短的生長時(shí)間和最大的生長速度達(dá)到穩(wěn)定階段，且生成的絮體較?。辉谝訟lCl3為混凝劑的混凝過程中，在較短的停滯時(shí)間內(nèi)，絮體以較大的速度生長為最大的絮體，然而AlCl

8、3絮體的生長時(shí)間最長；PAC介于兩者之間。 （8）在實(shí)驗(yàn)的速度梯度條件下，不同鋁鹽混凝劑形成的絮體大小順序?yàn)椋篈lCl3>PAC>Al13組分。對于三種鋁鹽混凝劑來說，長時(shí)間剪切條件下的絮體分形維數(shù)比短時(shí)間剪切條件下的要大。絮體的結(jié)構(gòu)與破碎剪切和恢復(fù)次數(shù)無關(guān)。AlCl3混凝生成的絮體具有最大的絮體分形維數(shù)，其次為PAC和Al13組分，即AlCl3形成較密實(shí)的絮體，而Al13組分生成較松散的絮體。 該研究將為提高鋁鹽的混凝