PAC-PDMDAAC雜化絮凝劑的制備、表征及絮凝性能研究.pdf

1、混凝是重要的水處理工藝之一,混凝劑的開發(fā)是混凝工藝的核心技術(shù),混凝劑的優(yōu)劣是決定混凝效果甚至整個水處理效果的關(guān)鍵因素。隨著水和廢水處理規(guī)模的迅猛發(fā)展,對混凝劑的質(zhì)量和品種需求也越來越大。開發(fā)新型高效低耗、安全無害的混凝劑以提高水處理效果、降低成本一直是水處理領(lǐng)域的研究重點。
　　聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨(PAC-PDMDAAC)雜化絮凝劑是基于聚合氯化鋁較強的電中和作用和聚二甲基二烯丙基氯化銨有機高分子絮凝劑優(yōu)異的吸附架

2、橋能力的協(xié)同作用而開發(fā)的新型高效絮凝劑。與傳統(tǒng)的無機絮凝劑相比,它具有絮體形成快,顆粒密度大,沉降速度快等特點,且無二次污染,高效低耗,適用范圍廣,可取代價格昂貴的有機高分子絮凝劑。PAC-PDMDAAC雜化高分子絮凝劑有著良好的發(fā)展和應(yīng)用前景,可以用于飲用水處理和紡織、印染廢水等處理工藝中。
　　論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)采用原位聚合法以聚合氯化鋁、二甲基二烯丙基氯化銨為原料,以過硫酸銨為引發(fā)劑制備了離子型

3、PAC-PDMDAAC雜化絮凝劑,并進(jìn)行Box-Behnken中心組合實驗和響應(yīng)面分析,得出最佳制備條件:DMDAAC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37％,引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6％,反應(yīng)溫度為75℃,反應(yīng)時間為5h。在對絮凝劑結(jié)構(gòu)表征分析中,FT-IR及TGA測試結(jié)果表明雜化絮凝劑有機-無機組分間是由PDMDAAC鏈端(-SO42-)與帶正電荷的羥基鋁粒子以離子鍵性質(zhì)鍵合。SEM結(jié)果顯示,雜化絮凝劑PAC-PDMDAAC顆粒尺寸和比表面積均比其復(fù)合型絮凝劑

4、更大。
　　(2)采用溶膠-凝膠法以硅烷偶聯(lián)劑KH570為無機改性劑,以聚合氯化鋁、二甲基二烯丙基氯化銨為原料,以過硫酸銨為引發(fā)劑制備了共價型PAC-PDMDAAC雜化絮凝劑,并用響應(yīng)面設(shè)計預(yù)測并根據(jù)實際情況得到最優(yōu)制備條件為:DMDAAC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33％,引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6％,反應(yīng)溫度為64℃,反應(yīng)時間為3h。在對絮凝劑結(jié)構(gòu)表征分析中,電導(dǎo)測試、FT-IR、13C-NMR及TGA結(jié)果表明 PAC-PDMDAAC雜化絮凝劑的有

5、機-無機組分間以共價鍵形式鍵合,性質(zhì)穩(wěn)定;其SEM照片顯示其結(jié)構(gòu)疏松,粒度較大。
　　(3)分別通過高嶺土模擬水的混凝燒杯實驗和硅藻土模擬水的量筒沉降實驗,考察了PAC和自制兩種雜化絮凝劑的電中和能力和絮凝性能。高嶺土模擬水的混凝燒杯實驗結(jié)果表明,兩種PAC-PDMDAAC雜化絮凝劑的電中和能力突出。硅藻土模擬水的量筒沉降實驗結(jié)果表明,兩種PAC-PDMDAAC雜化絮凝劑的絮體粒度和沉降速度明顯高于 PAC,絮凝性能優(yōu)異。對重慶嘉

6、陵江和長江原水的混凝效果表明,兩種雜化型絮凝劑對濁度、UV254和CODMn均表現(xiàn)出優(yōu)異的去除效果。
　　(4)使用激光粒度分析儀對雜化絮凝劑處理高嶺土模擬水樣進(jìn)行混凝動態(tài)過程研究,采用兩種雜化絮凝劑時,隨投加量的增加,pH越接近中性,形成的絮體粒徑越大。相比 PAC,形成穩(wěn)定絮體所需時間短。兩種雜化絮凝劑絮體抗剪切強度高于 PAC,且在相同條件下恢復(fù)能力強。隨破碎時間的延長,雜化絮凝劑形成絮體的強度因子和恢復(fù)因子均呈下降趨勢。<