一种新型复合絮凝剂的制备及研究毕业设计论文.docx

毕业设计（论文）专 业： 环境工程 题 目：一种新型复合絮凝剂的制备 和性能研究 毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解*学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期： 注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用a4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它安徽工程大学本科毕业设计（论文）任务书 2011 届 生物化学工程 学院 环境工程 专业学生姓名： 毛龙飞 毕业设计（论文）题目中文：一种新型复合絮凝剂的制备和性能研究英文： preparation and properties of a new-style composite flocculant 原始资料本实验所用的焦化废水浓度880mg/l,ph值为6.9，浊度（ntu）为452.8；高岭土废水为实验室自制的，浓度为2g/l. 毕业设计（论文）任务内容1、 课题研究的意义：污水是一种复杂、稳定的分散体系，单一的无机低分子絮凝剂或者有机高分子絮凝剂各自存在优缺点，往往无法满足处理的需要，二者在性能和成本上又具有很强的互补性，因此考虑将二者复配制成无机-有机复合絮凝剂，可克服各自缺点，强化效能，拓展水处理应用领域。2、本课题研究的主要内容：（1）将锌盐、铝盐等无机低分子盐类按一定的比例与有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺组合成新型高效复合絮凝剂，通过实验研究找出其最佳配比。（2）通过对某焦化废水的处理，来研究其性能，并确定新型复合絮凝剂处理该废水的最佳工艺条件。3、提交的成果：（1）毕业设计（论文）正文；（2）至少一篇引用的外文文献及其译文；（3）附不少于10篇主要参考文献的题录及摘要。指导教师（签字） 教研室主任（签字）批 准 日 期接受任务书日期完 成 日 期接受任务书学生（签字）安徽工程大学毕业设计（论文）摘 要本论文论述了一种新型复合絮凝剂的研制工艺，然后探讨了它们应用于污水处理情况。该新型复合絮凝剂是利用无机低分子盐类氯化锌和氯化铝按一定的比例与有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺组合，再在一定条件下，配制出的一种新型无机/有机复合絮凝剂。通过对其性能试验研究，确定了新制备的絮凝剂最佳制备条件为：zncl2的加入量为10%，alcl3加入量为10%，pam的加入量为絮凝剂总量的0.015 % ，hcl加入量为3%，配制絮凝剂过程中稳定剂的适宜加入量为0.005%。此外，实验室还以焦化废水为研究对象，对该复合絮凝剂处理废水的影响因素进行了较系统的试验研究。结果表明： 在常温下，处理浓度为880mg/l、ph值为10的焦化废水250ml，絮凝剂的投加量为0.3ml，先以300r/min搅拌2min，再以75r/min搅拌5min,静置20min，对废水浊度的去除率达到97%以上，cod的去除率达到75%以上。关键词：复合絮凝剂；制备；焦化废水abstractthis thesis discussed development of a new type of composite flocculant technology, then applied to wastewater treatment of their situation. the new composite flocculant is used of inorganic chloride and aluminum chloride salts of low molecular weight which according to a certain percentage of polyacrylamide with a combination of organic polymer flocculant, then under certain conditions,here comes out a new type of inorganic / organic composite flocculant. performance through its pilot study to determine the new best prepared flocculant preparation conditions: zncl2 added amount of 10%, alcl3 addition is 10%, pam flocculant adding the amount of the total 0.015%, hcl added volume of 3%, stabilizer during the preparation of flocculants appropriate dosage of 0.005%.in addition,i am also has coking wastewater for the study in the laboratory, the composite flocculant for waste water treatment factors were systematically studied. the results showed that: at room temperature, the concentration was 880mg / l, ph value of 10 coking wastewater 250ml, flocculant dosage of 0.3ml, the first to 300r/min mixing 2min, then 75r/min stirred 5min, static set 20min, water turbidity removal rate of 97%, cod removal rate reached 75%.keywords: composite flocculant; preparation; coking wastewater目录摘 要iiiabstractiii插图清单iii表格清单iii引言- 3 -第一章概述- 3 -1.1供水危机与水处理概况- 3 -1.2絮凝剂的分类及研究应用现状- 3 -1.2.1无机絮凝剂- 3 -1.2.2有机絮凝剂- 3 -1.2.3 微生物絮凝剂- 3 -1.3 复合絮凝剂的发展趋势及国内外现状- 3 -1.4 本课题选题的目的和意义- 3 -第二章 实验材料、仪器及方法- 3 -2.1 化学试剂- 3 -2.2 实验仪器及设备- 3 -2.3 浊度测定- 3 -2.4 cod测定- 3 -2.5 实验安排- 3 -2.6 本章小结- 3 -第三章 新型复合絮凝剂的试验研究- 3 -3.1 试验试剂- 3 -3.2复合絮凝剂的制备- 3 -3.2.1复合絮凝剂制备方法- 3 -3.2.2复合絮凝剂制备条件的确定- 3 -3.3复合絮凝剂的性能研究- 3 -3.3.1 zncl2量的对复合絮凝剂絮凝效果的影响- 3 -3.3.2 alcl3的量对复合絮凝剂絮凝效果的影响- 3 -3.3.3 pam的量对复合絮凝剂絮凝效果的影响- 3 -3.3.4 hcl的量对复合絮凝剂絮凝效果的影响- 3 -3.4 复合絮凝剂稳定性的讨论- 3 -3.4.1 试验方法- 3 -3.4.2 试验结果与分析- 3 -3.5本章小结- 3 -第四章 新制备复合絮凝剂处理焦化废水的试验研究- 3 -4.1试验方法- 3 -4.2试验药剂- 3 -4.3试验结果分析与讨论- 3 -4.3.1废水ph值对絮凝作用的影响- 3 -4.3.2废水温度对絮凝作用的影响- 3 -4.3.3絮凝剂投加量对絮凝作用的影响- 3 -4.3.4搅拌速度对絮凝作用的影响- 3 -4.4 本章小结- 3 -结论与展望- 3 -结论- 3 -展望- 3 -致谢- 3 -参考文献- 3 -附录a 题录及摘要- 3 -附录b 翻译- 3 -插图清单图2.1 浊度标准曲线- 3 -图3.1 氯化锌的加入量对絮凝剂絮凝效果的影响- 3 -图3.2 alcl3的量对絮凝剂絮凝效果的影响- 3 -图3.3 pam加入量对絮凝剂絮凝效果的影响- 3 -图3.4 hcl加入量对絮凝剂絮凝效果的影响- 3 -图3.5 絮凝剂絮凝性能随时间的变化- 3 -图4.1 ph值对絮凝剂作用的影响- 3 -图4.2 温度对絮凝作用的影响- 3 -图4.3 絮凝剂投加量对絮凝作用的影响- 3 -图4.4 搅拌速度对絮凝作用的影响- 3 -表格清单表1.1 絮凝剂品种分类- 3 -表2.1 试验药剂- 3 -表2.2 实验主要仪器及设备- 3 -表2.3 浊度与吸光度原始数据- 3 -表3.1 主要试剂- 3 -表4.1 主要试验试剂- 3 -表4.2 ph值对絮凝作用的影响- 3 -表4.3 温度对絮凝作用的影响- 3 -表4.4 絮凝剂投加量对絮凝作用的影响- 3 -表4.5 搅拌速度对絮凝作用的影响- 3 - 39 -引言 随着人类生活质量的不断提高和经济的发展，再加上可持续发展战略和环境保护政策的实施，人们对水质的要求越来越高，因此就要不断地寻找水质处理的对策，水处理技术及应用就显示出越来越重要的作用。水处理的技术方法很多，其中絮凝法是应用广泛、成本较低的最常用的处理方法之一，其核心是高效絮凝剂的研制。近年来复合絮凝剂得到了迅速发展，它能克服单一絮凝剂的许多不足，同时兼具了单一絮凝剂的优点，其应用范围广，对低浓度或高浓度废水、有色废水等多种工业废水都有良好的净化效果，还能提高絮凝过程中的有机物去除率，并能降低残留金属的浓度，减少二次污染。本论文的主要目的是配制一种无机/有机复合絮凝剂，通过实验研究找出其最佳配比。同时，用新制备复合絮凝剂在不同工艺条件下时处理焦化废水，通过废水的浊度和cod去除效果进行研究分析，得出最佳处理效果时复合絮凝剂处理焦化废水的最佳工艺条件。第一章 概述 1.1供水危机与水处理概况水是人类生存与发展的基本条件，又是国民经济的生命线。中国人口基数大，水资源缺乏，人均占有水量只有2630 m3，为世界人均水量的1/41,2。而且目前年均耗水量还在以30%的速度增长,在现有的669座城市中，有近400座城市不同程度的缺水，其中有110座城市严重缺水3。与此同时，随着工农业生产的迅速发展和人民生活水平的不断提高，用水量越来越大，对水质要求也越来越高，工业废水和生活污水的排放量也越来越多。我国每年污水的排放量达到600亿吨4，面对如此严峻的形势，有效处理废水和再生水资源是缓解水荒极其重要的途径;而且在很多地方，并不是没有水，而是水质不合用，因此迫切要求进行水质处理，并且要求废水处理必需达到一定的量。水处理目标实现的关键取决于水处理技术和水处理药剂的发展，尤其是对水处理药剂要求不仅效果好，而且要对水质没有二次污染。水处理的主要任务是改善水质，研究与开发良好的水处理药剂是提高水处理效果、从根本意义上改善水质的重要手段之一，其中絮凝剂是水处理中应用最多的水处理药剂5。1.2絮凝剂的分类及研究应用现状絮凝剂又称沉降剂，是一类可使溶液中不易沉降的固体悬浮颗粒凝集、沉淀的物质。目前絮凝沉降技术己被广泛应用于给水、废水处理和污泥脱水等领域，絮凝效果主要取决于絮凝剂种类6。絮凝剂分类的方法很多。按组成不同，一般可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂以及近年来兴起的生物絮凝剂；若根据分子量的高低、官能团的特性及官能团离解后所带电荷的性质，可分为高分子、低分子、阳离子型、阴离子型和非离子型絮凝剂等等，如表1.1所示。随着科学技术的发展和人类生活水平的提高，人们对水质提出了越来越高的要求。这自然推动了水处理技术科学的飞速发展。用于水处理的传统絮凝剂都是低分子的无机盐类，由于其存在投量大、处理效果差等问题，已逐渐被高分子絮凝剂所替代。高分子絮凝剂以其良好的絮凝效果、较强的除浊脱色能力和操作简便等优点，已成为现代水处理应用中的主流絮凝剂。高分子絮凝剂主要有无机高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂和生物絮凝剂三个大类。表1.1 絮凝剂品种分类1.2.1无机絮凝剂无机絮凝剂按金属盐可分为铝盐系及铁盐系:按阴离子成分可分为盐酸系和硫酸系:按分子量可分为低分子系和高分子系7，现分述如下。(1)无机低分子絮凝剂无机盐类絮凝剂主要分为铝盐和铁盐，包括硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等。它们存在很大的缺点：用于水处理时，无机低分子絮凝剂存在着成本高、腐蚀性大以及在某些场合净水效果还不理想等缺点8，残留在水中的铝离子会导致二次污染；铁离子本身有颜色，并对设备有腐蚀作用；投加量大，产泥量高，运行费用高为克服二次污染及腐蚀设备问题，从20世纪60年代开始无机盐聚合物的研究使用无机盐聚合物类絮凝剂效果好，残留在水中的铝、铁离子少，而且易生产、价廉、使用范围广，在我国实际用量占絮凝剂总量的80以上。（2）无机高分子絮凝剂无机低分子絮凝剂在水处理过程中存在一些问题，如处理水中残余离子浓度较大，影响水质；絮体沉降速度相对较慢，有的还会使水体带色。造成二次污染，为此出现了无机高分子絮凝剂。无机高分子絮凝剂是20世纪60年代以来在传统的铝盐、铁盐低分子混凝剂的基础上发展起来的，主要是聚铝、聚铁、聚硅酸及其复合物，它们的混合和反应时间比传统絮凝剂要短，同时具有更好的电中和脱稳和吸附架桥及网捕功能，更适合于接触絮凝作用。目前，国内外对无机高分子絮凝剂的研究与应用己有相当规模，且种类繁多。它们都是铝和铁盐的水解过程的中间产物与不同阴离子的结合体，是经基多核络合物或无机高分子化合物9。主要包括简单的无机聚合物絮凝剂、改性的无机聚合物絮凝剂、复合无机聚合物絮凝剂。无机絮凝剂的共同特点是用量大、具有一定的腐蚀性和毒性、对环境有二次污染。1.2.2有机絮凝剂有机絮凝剂主要依靠架桥作用使粒子沉降，故常常被称为助凝剂10。近几十年来有机絮凝剂的发展十分迅速，现多采用无机/有机复合絮凝剂以弥补单独使用有机絮凝剂与无机絮凝剂的不足,来促进有机高分子絮凝剂的作用。有机高分子絮凝剂出现于20世纪50年代，它们应用前途广阔。与无机絮凝剂相比，有机高分子絮凝剂具有用量少、絮凝速度快、受共存盐类、介质ph值及环境温度影响小、生成物泥量少、可具链状、环状等多种结构、利于污染物进入絮体、脱色性好等优点11。而天然类有机高分子絮凝剂又经历了由简单的天然有机高分子絮凝剂到天然改性有机高分子絮凝剂的飞跃过程。根据化学成分，有机絮凝剂大体可分为合成类有机高分子絮凝剂和天然类有机高分子絮凝剂两大类。（1）合成类有机高分子絮凝剂从结构上看，有机合成高分子絮凝剂以聚乙烯、聚丙烯类聚合物及其共聚物为主，其中聚丙烯酞胺类用量最大，占有机高分子絮凝剂的80%左右12。目前，国内外有关阳离子型合成高分子絮凝剂的报导比较多，主要是季胺盐类、聚胺盐类以及阳离子型聚丙烯酞胺等，其中研究与应用最多的是季胺盐类13-16。它们均己研制成功并在工业水处理中得到了广泛的应用。目前的有机高分子絮凝剂产品以粉末型为主，存在溶解速度慢，作业时粉尘飞扬的缺点。近年来开发出了乳液型高分子絮凝剂，其固体质量分数可达30一40%，比传统的水溶液型高分子絮凝剂高出很多。因其采用反相乳液聚合法制造，高分子粒径可小至0.5一5um，所以在水中的溶解分散速度快，只需1015min，易于在生产时实现自动化。目前乳液型高分子絮凝剂在美国的市场比例己占70%左右，欧洲需求已达30%，日本已有多家公司生产，市场比例约占10%，而且需求量正逐年增加17。（2）天然类有机高分子絮凝剂天然有机高分子絮凝剂包括碳水化合物类(多聚糖类、淀粉类和单宁)、壳聚糖和甲壳素类、微生物絮凝剂类等，目前其产量约占高分子絮凝剂总量的20%左右18。由于原料来源广泛、价格低廉、无毒、絮凝效率高、易于生物降解和对生态环境无不良影响等优点，所以天然高分子絮凝剂具有良好的应用前景。我国在有机高分子絮凝剂研制及应用方面起步较晚，也取得了一定的成就，但在生产规模和工艺水平、产品质量、品种和应用上与国际先进水平存在较大差距。国内现在研究工作多偏重于实际应用，针对有机高分子絮凝剂在水中的形态特征、功能特性及絮凝作用机理等基础方面进行的系统研究比较少。只有在理论指导下进行新型、复合型絮凝剂的开发和应用，才能尽快缩短与国外的差距19。1.2.3 微生物絮凝剂由于微生物絮凝剂不存在二次污染，具有使用安全、方便、絮凝效果好等特点，因此，其开发和应用引人注目，前景极为广阔。国外微生物絮凝剂的商业化生产始于20世纪90年代，如红平红球菌及由此制成的noc-1是目前发现的最佳微生物絮凝剂，具有很强的絮凝活性，广泛用于畜产废水、膨化污泥、有色废水的处理20。然而目前微生物絮凝剂的研究还处于菌种筛选的实验室研究阶段，所用成本较高，一些工艺条件不太成熟，离工业化生产还有一定的距离。 微生物絮凝剂主要包括利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂，利用微生物细胞壁代谢产物的絮凝剂、直接利用微生物细胞的絮凝剂和克隆技术所获得的絮凝剂。微生物产生的絮凝剂物质为糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素、dna等高分子化合物，相对分子质量在105以上。微生物絮凝剂是利用生物技术，从微生物体或其分泌物提取、纯化而获得的一种安全、高效，且能自然降解的新型水处理剂。由于微生物絮凝剂可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的缺陷，最终实现无污染排放，因此微生物絮凝剂的研究正成为当今世界絮凝剂方面研究的重要课题。1.3 复合絮凝剂的发展趋势及国内外现状从化学组成上来看，复合絮凝剂大致上可以分为无机复合絮凝剂，有机复合絮凝剂及无机有机复合絮凝剂三大类，其中无机有机复合絮凝剂以其品种多样化、性能多元化而占主导地位。无机有机复合絮凝剂的复配机理主要与其协同作用有关。一方面污水杂质为无机絮凝剂所吸附，颗粒逐渐变大;另一方面又通过有机高分子的桥连作用，利用有机高分子的活性基团吸附胶体颗粒，从而网捕其它的杂质颗粒一同下沉，起到优于单一絮凝剂的絮凝效果。在国内，环境工作者对无机-合成有机絮凝剂和无机-天然有机絮凝剂也有一定的研究。龙柱等21人利用协同增效原理将聚和氯化铝与有机合成高分子复合，制得一种新型有机一无机复合高分子絮凝剂，处理造纸废水，效果优于单独使用聚和氯化铝。孔爱平等22人以壳聚糖（cts）和聚合氯化铝铁为原料，制备了聚合氯化铝铁-壳聚糖（pafc-cts）无机与有机复合絮凝剂，结果表明: 通过正交试验确定pafc-cts的最佳复合工艺条件，在除浊、除色、除cod中配比（pafc：cts）为主要影响因素，且最佳pafc：cts为5：1。在对城市生活污水的絮凝试验中，在最佳投加量为34 mgl-1，废水水样ph为68时，浊度去除率达95%以上，色度去除率达71%，cod去除率最高达76.9%。陆金仁等23人制备了镁铁复合絮凝剂(mff),研究了其对印染废水的处理效果,并与mgcl2、pac和pfs进行了比较。结果表明mff在一定程度上结合了镁盐和pfs各自的优点,所能适应的ph范围广,去除cod及脱色效果较好,形成污泥沉降性能好,综合性能优于pfs、pac及镁盐。田澍等24人以接枝共聚物壳聚糖季铵盐(pcd)和聚合氯化铝(pac)为原料,制备了一种新型复合絮凝剂pc-dac,并用于印染废水的絮凝脱色，结果表明在ph值6、pcdac投药量200 mg/l条件下,浊度去除率和脱色率最高分别可达98. 2%和96. 1%。国外很少有无机-有机复合絮凝剂的研究。但国外关于无机、有机絮凝剂复配使用的研究较多,而且絮凝剂的复配品种、搭配方式都比较多样,同时对无机与有机之间的协同作用也进行了研究。这些都给无机-有机复合絮凝剂的研究开辟了新的思路,具有一定的参考价值。entry等25将pam分别与a12(so4)3和cao连用,使牲畜废水中的总大肠杆菌数和粪大肠杆菌数都减少了3050%。对渗滤液中的nh4+、正磷酸盐和总磷也有一定的去除作用。aguilar等26以fe2(so4)3作混凝剂,分别以阳离子pam、聚乙烯醇、聚丙烯酸、阴离子pam等作助凝剂处理屠宰场废水。其中fe2(so4)3与阴离子pam复合使用对颗粒物的去除率达到了99%。在纳米无机材料与有机絮凝剂的复合方面,xi-ao等27将n-三甲基丙基硅烷-n,n,n-三甲基氯化胺在纳米硅表面通过共价结合,生成季胺型纳米硅絮凝剂。1.4 本课题选题的目的和意义污水是一种复杂、稳定的分散体系，单一的絮凝剂往往无法满足处理的需要，因此为了满足水处理的需要，研发各种新型高效、低毒、特性和专属型絮凝剂势在必行。絮凝技术（flocculant technique）是目前国内外普遍用来提高水质处理的一种既经济又简便的水处理方法，它被广泛应用于循环用水、工业废水的处理及污泥脱水等过程28。絮凝剂是絮凝法水处理技术的核心。近年来，絮凝剂的开发从传统无机絮凝剂发展到无机高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂。无机盐类絮凝剂主要分为铝盐和铁盐，包括硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等，它们存在很大的缺点：用于水处理时，无机低分子絮凝剂存在着成本高、腐蚀性大以及在某些场合净水效果还不理想等缺点8，残留在水中的铝离子会导致二次污染。在水处理系统中,锌盐是一种常用的、极好的缓蚀剂,它成膜迅速,成本低29,因此,近两年才出现的新型含锌絮凝剂,具有安全无毒、无腐蚀等优点30。无机小分子锌盐和铝盐在净水过程中起着相似的絮凝作用，它们都能使水中的微细胶体凝聚成较大颗粒后共同沉降，使浑水变清。而且锌盐比铝盐的凝聚沉降速度更快，沉淀物含水率更低等，但是对cod的去除和脱色等处理锌盐没有铝盐好。有机高分子具有以下优点：（1）分子量高，絮凝效果好，对胶体物质的吸附架桥能力强；（2）适用范围广，产品稳定性好；（3）投加量少，产生的污泥量少。单独使用有机絮凝剂时存在的缺点是合成工艺较复杂，最佳投药范围窄，水处理成本高31。两类絮凝剂各自存在优缺点，二者在性能和成本上又具有很强的互补性，因此考虑将二者复配制成有机-无机复合絮凝剂，以克服各自缺点，强化效能，拓展应用领域。所以将锌盐和铝盐等无机低分子盐类按一定的比例与有机高分子絮凝剂聚丙烯酰组合，配制出一种新型无机/有机复合絮凝剂，它将具有有机絮凝剂和无机絮凝剂的作用，同时无机盐部分还包含铝盐和锌盐的优点，不仅cod和色度等去除率高，而且凝聚沉降快、沉淀物含水率低。第二章 实验材料、仪器及方法 2.1 化学试剂主要试剂如表2.1所示：表2. 1 试验药剂药品名称分子式型号（含量）聚丙烯酰胺10000000非离子型氯化锌zncl299%氯化铝alcl3分析纯氯化铁fecl3.6h2o分析纯硫脲ch4n2s99%硫酸亚铁铵（nh4）2fe(so4)2.6h2o分析纯硫酸银ag2so4分析纯重铬酸钾k2cr2o7分析纯硫酸汞hg2so4分析纯浓硫酸h2so498%邻菲罗啉c12h8n2.h2o分析纯硫酸亚铁feso4.7h2o分析纯硫酸肼（n2h4）h2so4分析纯六次甲基四胺（ch2）6n4分析纯高岭土分析纯氢氧化钙ca（oh）2分析纯2.2 实验仪器及设备本实验研究所需的仪器及设备如表2.2所示。另外，实验还需要50、300、500、1000ml烧杯数只， 500、1000ml容量瓶数只，50ml酸式滴定管50ml一只， 250ml锥形瓶瓶数只，酒精温度计一支，玻璃棒和玻璃珠数只以及全玻璃冷凝回流装置4副。表 2.2 实验主要仪器及设备仪器名称 型号 生产单位电子分析天平 bn 2836e=10d 上海民桥精密科学仪器有限公司 ph计 phs-3c 上海天达仪器有限公司恒温磁力搅拌器 hj-3 国华电器有限公司恒温水浴锅 hh-2 金坛市杰瑞尔电器有限公司721分光光度计 上海佑科仪器仪表有限公司双光束紫外可见分光光度计 tu-1901 北京普析通用仪器有限责任公司 2.3 浊度测定浊度按gb 132001991中规定的分光光度法测定，用硫酸肼与六次甲基四胺配制浊度标准溶液，于680 nm波长下测定吸光度，作出吸光度和浊度的标准曲线，计算去浊率。（1）浊度标准曲线的绘制 首先，福尔马肼浊度标准液由5.0 ml(含0.005 g)硫酸肼和0.5 ml(含0.005 g)六次甲基四胺溶液混合后，在253下放置24h，经缩聚反应后可获得4000 ntu浊度液，经稀释10倍所得400 ntu浊度标准液液。然后，吸取所配的400 ntu浊度标准溶液0、0.50、1.25、2.50、5.00、10.00和12.50 ml置于50 ml比色管中，加水至标线。摇匀后即得浊度为0、4、l0、20、40、80、100的标准系列。于680 nm波长，用3 cm比色皿，测定吸光度，绘制标准曲线。通过实验测得的原始数据如表2.3所示：表2. 3 浊度与吸光度原始数据浊度吸光度0040.0055100.0120200.0235400.0480800.09751000.1210据表可得浊度标准曲线如图2.1所示。图2.1 浊度标准曲线（2）原水浊度的测定取原水及处理后的水样进行测定，如水样浊度在100度以内，则直接取水样按标准曲线测定的方法进行测定，再由测得吸光度，从标准曲线查出水样的浊度。如水样浊度超过100度，则酌情取一定量的水样稀释到50ml比色管中，然后取稀释后的水样进行测定，查标准曲线得水样的浊度，再乘以稀释倍数即得原水样的浊度。2.4 cod测定重铬酸钾法（1）原理在强酸性溶液中，准确加入过量的重铬酸钾标准溶液，加热回流，将水样中的还原性物质（主要是有机物）氧化，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，根据所消耗的重铬酸钾标准溶液量计算水样化学需氧量。（2）仪器1、250ml全玻璃回流装置。如取水样在30ml以上，用500ml全玻璃回流装置。2、电炉3、25ml或50ml酸式滴定管、锥形瓶、移液管、容量瓶等。（3）试剂a、重铬酸钾标准溶液（c 1/6k2cr2o7=0.2500mol/l）：称取预先在120烘干2h的优质纯重铬酸钾12.258g溶于水中，移入1000ml容量瓶内，稀释至标线，摇匀。b、铁灵指示液：称取1.485g邻菲啰啉（c12h8n2h2o）、0.695g硫酸亚铁（feso47h2o）溶于水中，稀释至100ml，贮于棕色瓶内。c、硫酸亚铁铵标准溶液c(nh4)2fe(so4)26h2o0.1mol/l：称取39.5g硫酸亚铁铵溶于水，边搅拌边加入20ml浓硫酸，冷却后移入1000ml容量瓶，加水稀释至标线，摇匀。标定方法：准确吸取10.00ml重铬酸钾标准溶液于500ml锥形瓶中，加水稀释至110ml，缓慢加入30ml浓硫酸，混匀。冷却后加入3滴试亚铁灵指示液，用硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液颜色由黄色经经蓝绿色至红褐色即为终点。d、硫酸-硫酸银溶液：于500ml浓硫酸中加入5g硫酸银。放置12小时，不时摇动使其溶解。e、硫酸汞：结晶或粉末。(4) 测定步骤a、取20.00ml混合均匀的水样（或适量水样稀释至20.00ml）置于250ml磨口的锥形瓶中，先加0.4g硫酸汞加入回流锥形瓶,准确加入10.00ml重铬酸钾标准溶液及数粒小玻璃珠或沸石，连接磨口回流冷凝管，从冷凝管上口慢慢加入30ml硫酸-硫酸银溶液，轻轻摇动锥形瓶使溶液混匀，加热回流2h（自开始沸腾时计时）。b、冷却后，用90ml水冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶。溶液总体积不得少于140ml，否则因酸度太大，滴定终点不明显。c、溶液再度冷却后，加3滴试亚铁灵指示液，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量。d、测定水样的同时，取20.00ml重蒸馏水，按同样操作步骤作空白试验。记录滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量。(5) 计算codcr(o2,mg/l)=(v0-v1c81000)/v式中：c硫酸亚铁铵标准溶液浓度，mg/l； v0滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液用量，ml； v1滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液用量，ml； v水样的体积，ml； 8氧（1/2o）摩尔质量，g/mol。2.5 实验安排(1)通过改变不同的制备条件（无机酸的量、pam的量、zn2+的量、 zn2+/al3+摩尔比），制备所需的絮凝剂，并用其处理模拟废水，确定复合絮凝剂的最佳制备条件。(2) 通过对焦化废水的处理，来研究其性能。并确定复合絮凝剂的最佳工艺条件，如ph值、温度、絮凝剂投加量、搅拌速度和时间等。2.6 本章小结本章整理了整个课题研究所要涉及到的主要试剂、仪器及设备，以及就所要进行的试验和试验测试方法进行了介绍。第三章 新型复合絮凝剂的试验研究本章将利用锌盐和铝盐等无机低分子盐类按一定的比例与有机高分子絮凝剂聚丙烯酰组合，配制出一种新型无机/有机复合絮凝剂。3.1 试验试剂主要试剂如表3.1所示。表3.1 主要试剂药品名称分子式型号（含量）聚丙烯酰胺10000000非离子型氯化锌zncl299%氯化铝alcl3分析纯氯化铁fecl3.6h2o分析纯硫脲ch4n2s99%硫酸肼（n2h4）h2so4分析纯六次甲基四胺（ch2）6n4分析纯高岭土分析纯氢氧化钙ca（oh）2分析纯3.2复合絮凝剂的制备3.2.1复合絮凝剂制备方法（1）制备方法制备100g的复合絮凝剂，先将一部分的水加热到一定温度（60左右），接着慢慢加入聚丙烯酰胺，边加边搅拌，待其全溶后，再加入硫脲并使其全溶。然后，将盐酸加入其余的水中搅匀，再加入无机盐搅匀。最后将二液合并，拌匀即可。（2）实验方法取500ml配置好的高岭土废水2g/l，用氢氧化钙调整到一定ph值，加入一定量的复合絮凝剂，先以300r/min的搅拌速度搅拌1min，再以75r/min慢速搅拌5min后，静止20min后，取上清液，测量浊度。3.2.2复合絮凝剂制备条件的确定根据有关资料和初步试验，本论文选择影响显著的四个因素：无机酸的量、zncl2量、alcl3量、pam的量、无机酸的量为试验对象，以高岭土废水中浊度的去除率为目标函数进行试验。3.3复合絮凝剂的性能研究3.3.1 zncl2量的对复合絮凝剂絮凝效果的影响选择实验条件：alcl3加入量为15%，pam加入量为0.01%，hcl加入量为4%，改变zncl2加入量分别为6%, 8%, 10%, 12%, 14%, 16% ,18%，水余量，合成絮凝剂，并进行絮凝实验，考察不同量的zncl2对絮凝剂絮凝性能的影响。结果如图3.1所示。 图3.1 氯化锌的加入量对絮凝剂絮凝效果的影响从图3.1 可以看出，当zncl2的加入量为10%时，絮凝剂的絮凝效果最好。其对高岭土废水的除浊率达到98.5%。3.3.2 alcl3的量对复合絮凝剂絮凝效果的影响选择实验条件：pam加入量为0.01%，hcl加入量为4%，zncl2加入量为10%，改变alcl3加入量分别为5%，10%，15%，20%，25%，30%，水余量，合成絮凝剂，并进行絮凝实验，考察不同量的alcl3对絮凝剂絮凝性能的影响。结果如图3.2所示。图3.2 alcl3的量对絮凝剂絮凝效果的影响如图3.2所示，在alcl3的加入量为10%时，除浊率最高为99.03%。3.3.3 pam的量对复合絮凝剂絮凝效果的影响固定实验条件：zncl2加入量为10%，alcl3加入量为10%，hcl加入量为4%，改变pam加入量分别为0.005% ，0.01% ，0.015 % ，0.02 % ，0.025 % ，0.03 % ，0.04% ，水余量，合成絮凝剂，并进行絮凝实验，考察不同量的pam对絮凝剂絮凝性能的影响。结果如图3.3所示。 图3.3 pam加入量对絮凝剂絮凝效果的影响从图3.3可以看出，pam的加入量为絮凝剂总量的0.015 %时，絮凝效果最好，除浊率为99.23%。 3.3.4 hcl的量对复合絮凝剂絮凝效果的影响固定实验条件：zncl2加入量为10 %，alcl3加入量为10%，pam加入量为0.015 %，改变hcl加入量分别为1% ，2 % ，3% ，4 %，5 % ，6 %，7 %，水余量，合成絮凝剂，并进行絮凝实验，考察不同量的hcl对絮凝剂絮凝性能的影响。结果如图3.4所示。图3.4 hcl加入量对絮凝剂絮凝效果的影响从图3.4可以看出，hcl的加入量对絮凝剂的絮凝效果影响不是很明显。在hcl加入量为3%时，絮凝效果最好，除浊率为99.27%。3.4 复合絮凝剂稳定性的讨论3.4.1 试验方法试验废水是在实验室用高岭土配置成的浓度为2g/l的模拟水样。以硫脲为稳定剂，固定zncl2的加入量为10%，alcl3加入量为10%，pam的加入量为絮凝剂总量的0.015 % ，hcl加入量为3%，水余量，改变稳定剂加入量分别为0，0.005%，0.01%，0.02%，0.03%，合成絮凝剂。将新制备絮凝剂在第1，2 ，3 ，4，5, 6，10，15 ，20 ，25，30天下处理高岭土废水，观测废水浊度去除情况，并且计算去除率。3.4.2 试验结果与分析取一组500ml的高岭土废水（浓度为100mg/l）5份，固定复合絮凝剂的用量0.30ml，调节其ph值为10.0。常温下，经磁力搅拌器先以300r/min快速搅拌1min，再以75r/min慢速搅拌2min，静置时间约15min，分别取其上清液进行废水浊度检测。具体检测结果如图3.5所示。图3.5 絮凝剂絮凝性能随时间的变化如图3.5所示，稳定剂投加量是影响絮凝剂絮凝性能的重要因素之一。如图所示，第1天至第5天，其絮凝性能基本保持不变，废水浊度去除率达到98%以上。未加入稳定剂的絮凝剂其性能在第6天开始出现明显下降，到第30天，其对废水浊度的去除率已经降到94.45%，这主要是因为絮凝剂中的pam发生降解，降低了对污染物的絮凝作用。而加入过稳定剂的絮凝剂，则在观测过程中絮凝剂絮凝性能并未发生多大变化，其中稳定剂加入量分别为0.005%与0.01%的絮凝剂其对废水的浊度去除效果较好。因此，从经济角度考虑，选取稳定剂的加入量为0.005%。3.5本章小结1、新制备絮凝剂的最佳制备条件为：配制100g絮凝剂中，zncl2的加入量为10%，alcl3加入量为10%，pam的加入量为絮凝剂总量的0.015 % ，hcl加入量为3%。2、由复合絮凝剂稳定性研究讨论得出配制100g絮凝剂过程中稳定剂的适宜加入量为0.005%。第四章 新制备复合絮凝剂处理焦化废水的试验研究本章利用新制备的絮凝剂处理某焦化废水，通过该废水的浊度和cod的去除率进一步了解该复合絮凝剂的性能，同时对比各种试验结果，确定使用该复合絮凝剂处理焦化废水时的最佳工艺参数。4.1试验方法将新制备的复合絮凝剂在不同工艺条件下加入废水中，观测其浊度和cod去除情况，并且计算去除率。4.2试验药剂主要试验试剂如表4.1所示表 4.1 主要试验试剂药品名称分子式型号（含量）聚丙烯酰胺10000000非离子型氯化锌zncl299%氯化铝alcl3分析纯氯化铁fecl3.6h2o分析纯硫脲ch4n2s99%硫酸亚铁铵（nh4）2fe(so4)2.6h2o分析纯硫酸银ag2so4分析纯重铬酸钾k2cr2o7分析纯硫酸汞hg2so4分析纯浓硫酸h2so498%邻菲罗啉c12h8n2.h2o分析纯硫酸亚铁feso4.7h2o分析纯硫酸肼（n2h4）h2so4分析纯六次甲基四胺（ch2）6n4分析纯氢氧化钙ca（oh）2分析纯4.3试验结果分析与讨论4.3.1废水ph值对絮凝作用的影响取一组250ml的焦化废水（浓度为880mg/l）7份，在室温下，固定复合絮凝剂的用量1ml，然后用氢氧化钙分别调节其ph值从2.0至10.0。用磁力搅拌器先以300r/min搅拌2min，再以75r/min搅拌5min,静置20min，分别取其上清液进行cod以及浊度检测。具体检测结果如表4.2所示。表4.2 ph值对絮凝作用的影响ph值6789101112cod去除率（%）25.83646.458.66563.161.8浊度去除率（%）38.7543.762.6594.796.997.197.46依据上表中数据作ph值与去除率之间的关系曲线图，如图4.1所示图4.1 ph值对絮凝剂作用的影响由图可知，ph值也是影响复合絮凝剂絮凝效果的一个重要因素。ph在一定范围内，当ph从6增加到9时，两曲线均呈逐步上升的趋势；当ph值达到10以上时，浊度去除率趋向平稳，而cod去除率出现略微下降趋势。因此，控制较低的ph较好，这里可取10.0。4.3.2废水温度对絮凝作用的影响 取一组250ml的焦化废水（浓度为880mg/l）8份，固定复合絮凝剂的用量0.30ml，调节其ph值为10.0。用恒温水浴锅将水样温度调节到10、15、20、25、30、40、50、60，经磁力搅拌器先以300r/min搅拌2min，再以75r/min搅拌5min,静置20min，分别取其上清液进行cod以及浊度检测。具体检测结果如表4.3中数据所示。表4.3 温度对絮凝作用的影响温度（）1015202530405060cod去除率（%）69.769.1671.7272.4773.0269.7868.1668.06浊度去除率（%）92.796.0696.7997.2897.3497.0596.3496.43依据上表中数