（环境工程专业论文）胺化有机絮凝剂的合成及在水处理中的应用.pdf

摘要 由于水资源的缺乏和水环境的污染，水处理技术先进与否已经成为一个国家生产、 生活水平高低和文明程度的重要标志之一。随着水处理技术的不断发展，人们对水处理 絮凝剂的研制也给予了越来越多的关注，絮凝剂广泛应用于许多工业领域，阳离子有机 高分子絮凝剂在水处理、造纸、冶金等领域都得到了很好的应用。因此，进一步探索和 研制高效、多功能的阳离子型絮凝剂在水处理领域具有重大的意义。i 本文在已有的阳离子型有机高分子絮凝剂的制备和絮凝性能研究的基础上，以聚丙 烯酰胺为主链，在碱性条件下，用甲醛和二乙胺( 7 , - 胺) 与支链上的酰胺基发生胺化 接枝反应，成功的制备了胺化阳离子絮凝剂d p a m ( 二乙胺型) 、e p a m ( 乙- - 胺型) 。本 文通过实验确立了胺化阳离子絮凝剂的合成工艺流程，优化了合成工艺参数。在最佳合 成工艺条件下，得到了分子量大于5 0 0 万、性能稳定的产品。 本文依据高浊度水和含油废水的水体特征，探索了合成阳离子絮凝剂对该两类水的 絮凝处理机理，并在实验室中得出了最佳的工艺条件，同时进行了絮凝剂d p a m 、p a m 和e p a m 的处理效果对比。实验结果表明：阳离子型高分子絮凝剂d p a m 和e p a m 相 对于p a m 均有良好的絮凝作用及显著的水处理性能，其中合成絮凝剂d p a m 的处理效 果最好。 本文在实验中分别用p a m 和d p a m 处理高浊水和含油废水，并进行了对比。实验 以3 0 0 m l 浊度为2 5 0 的高浊水作为处理对象，用d p a m 处理时投加量为0 7 m l ，浊度 的去除率高达9 9 8 ，剩余浊度为0 5 度；用p a m 处理时投加量为2 5 m l ，浊度的去除 率为9 5 9 ，剩余浊度为l o 3 4 度。通过对比可知合成絮凝剂d p a m 不仅用量少，而且 去除效果显著，用其处理后的高浊度水满足了生活饮用水的最低浊度要求。实验以 2 0 0 m l 且c o d 为1 0 6 7 m g l 的含油废水作为处理对象，用d p a m 处理时一次投加量为 2 5 m l ，二次投加量为1 5 m l ，c o d 的去除率达到5 5 7 4 ，剩余c o d 为4 7 2 m g l ；用 p a m 处理时一次投加量为5 m l ，二次投加量为3 m l ，c o d 的去除率为4 8 6 ，剩余c o d 为5 4 8m g l 。通过对比可知合成絮凝剂d p a m 用量仅为p a m 的二分之一，c o d 的去 除率却高出7 个百分点，而且其出水c o d 符合城市下水道排放标准，因而可以直接排 入有城市污水处理厂的城市下水道系统。 本文对合成絮凝剂的絮凝剂性能和应用进行了研究，结果表明用胺接枝方式获得的 阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂，其水处理絮凝性能得到改善，同时，其侧链酰胺基上的活 泼氢能够与醛和胺进行m a n n i c h 反应，生成胺化阳离子高分子絮凝剂，为絮凝剂结构和 性能研究提供了线索。本文通过实验对比了p a m 和合成絮凝剂d p a m ，结果表明该絮 凝剂在高浊水、含油废水处理中具有实际应用前景。 关键词：胺化阳离子高分子絮凝剂、高浊水、含油废水、絮凝水处理 i l a b s t r a c t b e c a u s eo ft h es c a r c i t yo fw a t e r a n dw a t e rp o l l u t i o n ，t h ec o u n t r yw i t h t h ea d v a n c e dw a t e r t r e a t m e n tt e c h n o l o g yo rn o th a sb e c o m ean a t i o n a lp r o d u c t i o n 、l i v i n gs t a n d a r d s a n da l l i m p o r t a n ts y m b o lo fc i v i l i z a t i o n a st h ed e v e l o p m e n t o f w a t e rt r e a t m e n tt e c h n o l o g y , p e o p l e g i v em o r e 甜l dm o r en o t i c et ot h ew a t e rt r e a t m e n tf l o c c u l a n t s f l o c c u l a n t sh a v eb e e na p p l i e d t 0m a n yi n d u s t r yr e g i o n s ，c a t i o n i cp o l y m e r i cf l o c c u l a n t sh a v eg o o da p p l i c a t i o n i nw a t e r t r e a t m e n t 、 p a p e rm a n u f a c t u r e 、 s m e l tm i n e r a la n ds oo n t h e r e f o r e ，t oe x p l o r ee f f i c i e n t l ya n d m u l t i f u n c t i o np o l y m e r i cc a t i o n i c f l o c c u l a n t si sv i t a ls i g n i f i c a n c e si nt h e f i e l do fw a t e r t r e a t m e n t b a s e do nt h ea n a l y s i sa n dg e n e r a l i z a t i o no fe x i s t e n tm a c r o m o l e c u l a rc a t i o n i co r g a n i c f l o e c u l a r l t sp r e p a r a t i o na n df l o c c u l m i o np r o p e r t yr e s e a r c h ，r e g a r d i n gt h ec h a i no fp a m a s m a i nc h a i n ，t h e no nt h ea m i d of o r m a l d e h y d ea n dd i e t h y l a m i n e ( 1 ，2 。e t h y l e n e d i a m i n e ) o c c u r a m i n e g r a f t r e a c t i o nu n d e r t h ea l k a l i n ec o n d i t o n ，a n dg a i n t h ec a t i o n i co r g a n m m a c r o m o l e c u l a rn o c c u l a n td p a m ( e p a m ) b a s e d o nt h ee x p e r i m e n tr e s e a r c h ，t h eo p t i m u m c o n d i t i o no fs y n t h e s i sw a so b t a i n e da n dt h es y n t h e t i cm e c h a n i s ma l s ow a sd i s c u s s e di nt h e p a p e r w i t ho p t i m u ms y n t h e t i cc o n d i t i o n ，t h em o l e c u l a rw e i g h to fn o v e lf l o e c u l a n t si sg r e a t e r t h a n5 , 0 0 0 ，0 0 0a n df u n c t i o no fp r o d u c ti ss t a b l e a c c o r d i n gt ot h ew a t e rb o d yc h a r c a c e r i s t i co fh i g ht u r b i d t yo fw a t e ra n de m u l s i f y i n g w a s t e w a t e r ，w ee x p l o r e dt h em e c h a n i s mo fc a t i o n i co r g a n i cm a c r o m o l e e u l a rf l o c c u l a n ta n d g a i n e dt h eo p t i m u mf o l c c u l a n tc o n d i t i o ni ne x p e r i m e n tr e s e a r c h ，a n d c o m p a r e dw i t ht h e p r o c e s s i n gr e s u i to fp a m a n de p a m t h er e s u l ti n d i c a t e d ：c o m p a r e dw i t hp a m ，t h ed i s p o s a l e 行e c to fc a t i o n i co r g a n i cm a c r o m o l e c u l a rf l o c c u l a n t i sb e t t e ra n dt h ec a t i o n i cf l o c c u l a n t d p a mi sb e s t i nt h ee x p e r i m e n tw eu s e dt h ep a ma n dd p a m t op r o c e s sh i g ht u r b i d i t yo f w a t e ra n do i l w a s t e w a t e rr e s p e c t i v e l ya n dc o m p a r e d t h ee x p e r r i m e n tu s e dt h eh i g ht u r b i d i t yo fw a t e r ( 3 0 0 m lt u r b i d i t y2 5 0 ) a so b j e c t ，w i t hd p a m p r o c e s s i n gd o s i n gi s0 7 m l ，t h er e m o v a le f f i c i e n c y o f t u r b i d i t ya c h i e v e9 9 8 a n dt h er e m a i n i n gt u r b i d i t yo n l yi so 5 ；w i t hp a m p r o c e s s i n gd o s i n g i s2 5 m l ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yo ft u r b i d i t ya c h i e v e9 5 9 a n dt h er e m a i n i n gt u r b i d i t yo n l yi s 10 3 4 t l u o u g hc o m p a r i n gt h es y n t h e s i so ff l o c c u l a n tt h a td p a m i sn o to n l yl e s sd o s i n gb u t l l l a l s ot r e s t m e n te f f e c ts i g n i f i c a n t l y ，a n dt h ew a t e ra f t e rt r e a t m e n ts a t i s f i e dw i t ht h em i n i m u m t u r b i d i t yl i m i to ft h es t a n d a r d sf o rd r i n k i n gw a t e rq u a l i t y t h ee x p e r r i m e n tu s e dt h eo i l w a s t e w a t e r ( 2 0 0 m lc o d 10 6 7 m g l ) a so b j e c t ，w i t hd p a m p r o c e s s i n gf i r s td o s i n gi s2 5 m l ， s e c o n dd o s i n gi s1 5 m l ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o da c h i e v e5 5 7 4 a n dt h er e m a i n i n g c o di s4 7 2m g l ；w i t hp a mp r o c e s s i n gf i r s t d o s i n gi s5 m l ，s e c o n dd o s i n gi s3 m l ，t h e r e m o v a le f f i c i e n c yo fc o da c h i e v e4 8 6 a n dt h er e m a i n i n gc o di s 5 4 8m g l t h r o u g h c o m p a r i n gt h es y n t h e s i so ff l o c c u l a n tt h a tt h ed o s i n go fd p a mo n l yi so n eh a l fo fp a m ，b u t t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o da b o v es e v e np e r c e n t a g ep o i n t s t h ew a t e ra f t e rt r e a t m e n t a c c o r d e dw i t ht h ed i s c h a r g es t a n d a r df o rm u n i c i p a lw a s t e w a t e rs ot h es e c o n d a r ye f f l u e n tc a n d i s c h a r g ei n t ou r b a ns e w e rs y s t e md i r e c t l y t h r o u g ht h es y n t h e s i so fa m i n ef l o c c u l a n tp e r f o r m a n c ea n da p p l i c a t i o n ，t h er e s u l t ss h o w t h a tt h ec a t i o n i co r g a n i cm a c r o m o l e c u l a rf l o c c u l a n t s w a t e rt r e a t m e n tp r o p e r t i e si m p r o v e d ， a n da tt h es a m et i m ei t ss i d ec h a i no fp o l y a c r y l a m i d ea n dl i v e l yh y d r o g e nc a nh a dm a n n i c h r e a c t i o na n dg e n e r a t e dt h ec a t i o n i co r g a n i cm a c r o m o l e c u l a rf l o c c u l a n t s t h i ss t u d yp r o v i d e s c l u e sf o rf l o c c u l a n t ss t r u c t u r ea n dp e r f o r m a n c e t h i sa r t i c l et h r o u g ht h ee x p e r i m e n tw i t hp a m a n dd p a m ，t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ec a t i o n i c o r g a n i cm a c r o m o l e c u l a rf l o c c u l a n t sh a v e p r a c t i c a la p p l i c a t i o np r o s p e c ti nh i g ht u r b i d i t yo fw a t e ra n do i lw a s t e w a t e r k e yw o r d s ：c a t i o n i cm a c r o m o l e c u l a rf l o c c u l a n t s 、h i g ht u r b i d i t yo fw a t e r 、 o i lw a s t e w a t e r 、f l o c c u l a t i o nw a s t e w a t e rt r e a t m e n t i v 长安人学硕士学位论文 第一章绪论 水是人类社会赖以生存和发展不可替代的自然资源，是人类社会可持续发展的最基 本条件之一。长期以来，人们一直以为水是取之不尽，用之不竭的，一直到了近5 0 年， 人们才意识到地球水资源的匮乏已经到了不容忽视的地步。由于世界淡水资源很有限， 水资源面i 临的情况越来越严峻。世界上已经有大约2 5 的人缺少安全饮用水，5 0 的人 使用没有卫生系统保障的水资源i 。 水环境已经对人类的生存和发展构成了严重威胁，所以人们开始对这一问题广泛关 注和高度重视。联合国一项研究报告指出，预计到2 0 2 5 年，形势将会进一步恶化，全 世界缺水人口将达到2 8 亿至3 3 亿。有人甚至称：“继石油危机之后，下一个危机便是 水，【2 1 。 1 1 中国水资源现状 水资源是不可替代的自然资源，它在人类社会中占有重要的地位。我国是一个缺水 很严重的国家，为了保障居民的用水很多地区采取长距离引水( 例如南水北调) ，这样的 工程通常都要花费巨资，与此同时，大量的受污水体不经过任何处理就排放，造成了巨 大的环境问题，使得我国水资源的供需更加紧张和严峻。 近些年来，由于水体不断受到污染的而使得生活饮用水源受到威胁，这些水源的水 质越来越难以满足不断增长的居民需求，从而形成了“水质性缺水”。与此同时，饮用 水水质标准随着居民生活水平的提高而不断的增高，在建设部颁布的城市供水行业 2 0 0 0 年技术进步发展规划中，水质检测指标已经从3 5 项提高到8 8 项。随着人民生活 水平的不断提高，越来越多的饮用水源都已不满足新的饮用水标准，从而被列入“水质 性缺水之列，同时为改善这一现状不得不对给水行业进行大规模的投资进行建设或改 造，这也给居民饮水到来巨大的经济负担。实际上，我国的水环境污染问题与水资源匮 乏问题都已经濒临恶性循环的局面【3 1 。 虽然我国的河川年径流量位居世界第六位，但由于我国的人口数量众多，人均占有 水资源量不足世界人均占有量的四分之一，列世界第1 1 0 位。据相关部门预计到2 0 3 0 年我国的人口将接近1 6 1 0 8 ，那是的人均水资源仅有17 6 0m 31 4 1 。 由于我国大部分河流、湖泊、水库以及地下水已遭到了不同程度的污染，所以使得 我国水资源越来越短缺，再加上我国的人均水资源的匮乏，这些问题都已成为我国社会 第一章绪论 发展的制约因素。据统计我国已经有4 0 个城市被列为水荒城市，我国缺水比较严重的 城市如表1 1 所示： 表1 1 我国缺水严重城市统计资料0 5 i 近几年来我国废水、污水排放量以每年1 8 亿m 3 的速度增加，全国工业废水和生活 污水每天的排放量近1 6 4 亿m 3 ，其中8 0 未经处理直接排入水域。 随着社会的不断发展，我国的用水量将会越来越大，当2 0 3 0 年左右人口达到高峰时， 也将出现用水高峰，倘若不采取相关措施，水危机将会更加严重。水资源问题已成为中 国实施可持续发展战略过程中必须认真解决的重大问题 6 7 , 8 1 。 1 1 1 水环境污染现状【7 】 我国的地表水污染同益严重，据2 0 0 9 年环保部公布的中国环境状况公报表明我 国的七大水系总体受到轻微污染，其中黄河、辽河为中度污染，海河为重度污染。水体 中的主要污染指标为高锰酸盐指数、五日生化需氧量和氨氮。我国的多数湖泊也受到了 不同程度的污染，主要污染为总氮和总磷1 9 1 。 1 1 2 污水处理方法的分类 污水处理按照作用原理通常分为以下几类，如表1 2 所示。 随着我国水资源污染同益严重，水环境的日益恶化，促使人们不断寻找更好的污水 处理方法。絮凝是污水处理的一种重要方法，是一种应用最广泛、经济、简便的水处理 技术。通过絮凝作用，可使污水中悬浮微粒形成矾花，并在沉降过程中互相碰撞，使絮 状物颗粒变大逐渐沉淀于底部，最后经水处理构筑物将其分离除去，达到污水处理的目 的【10 1 。 2 长安人学硕十学位论文 表1 2 污水处理方法分类 。随着我国水资源污染同益严重，水环境的同益恶化，促使人们不断寻找更好的污水 处理方法。絮凝是污水处理的一种重要方法，是一种应用最广泛、经济、简便的水处理 技术。通过絮凝作用，可使污水中悬浮微粒形成矾花，并在沉降过程中互相碰撞，使絮 状物颗粒变大逐渐沉淀于底部，最后经水处理构筑物将其分离除去，达到污水处理的目 的【10 1 。 1 2 絮凝剂的研究及其在水处理中的应用 在用絮凝剂进行水处理时，不仅要求絮凝剂有很好的絮凝效果实现处理目标而且还 要求在处理过程中不能对水体二次污染。絮凝剂在水处理中占有重要的地位，它能够改 善水质，可以用来降低水的浊度、色度等感观指标，去除多种高分子有机物、某些重金 属和放射性物质，而且比较经济，所以对絮凝剂的研究是不容忽视的【l l l 。 絮凝作用是一个很复杂的物理化学过程，利用絮凝剂的絮凝性能使水体中的胶体或 颗粒不断的聚集，达到一定程度时絮体被沉降下来从而分离出水体【1 2 j 。絮凝剂对水处理 的贡献很大，它能够去除水体中大部分的胶体或微粒，能够有效的降低水体的浊度，同 时它还能够脱除水体中的微生物和病毒，使水体的进一步消毒、杀菌变得比较容易13 1 。 国内外石化、冶金、造纸、纺织、钢铁、食品、印染、酿造等多种行业的废水处理 中，使用絮凝处理工艺的比例占5 5 7 5 ，而自来水工业几乎1 0 0 使用絮凝法作为 净化手段。 1 2 1 常见絮凝剂的分类 絮凝剂是水处理中重要的药剂，是指可使液体中分散的细粒固体形成絮凝物的高分 3 第一章绪论 子聚合物。国内外目前都认为絮凝技术是一种既经济又简便的水处理方式，所以絮凝技 术在近几年得到了快速的发展【1 5 】。目前在水处理中常用的絮凝剂主要有金属盐类絮凝剂 和高分子絮凝剂，其中高分子絮凝剂又分为无机和有机两种，另外微生物絮凝剂由于其 优越性得到越来越多人的关注。 1 金属盐类絮凝剂 金属盐类絮凝剂【1 6 】也称为凝聚剂，金属盐类絮凝剂有着广泛的应用【17 1 ，它主要用于 工业水的净化处理以及废水污泥的脱水处理等【1 8 1 。常见金属盐类絮凝剂如表1 3 所示【1 9 1 ： 表1 3 常见金属盐类絮凝剂【1 9 】 2 无机高分子絮凝剂 无机高分子絮凝剂是以铝盐和铁盐【2 0 1 为基础发展起来的，它相对于以往的水处理药 剂有一定的优势，所以被称为第二代无机絮凝剂【2 l 】。近些年来，聚合铝、铁、硅及各 种复合型絮凝剂 2 2 ，2 3 2 4 1 的研制和应用已经成为热点。我国无机高分子絮凝剂的品种如表 1 4 所示： 4 长安人学硕上学位论文 表1 4 常见无机高分子絮凝剂1 2 2 , 2 3 , 2 4 3 有机高分子絮凝剂 有机高分子絮凝剂通常分为阴离子型、阳离子型、非离子型以及两性型四种，用有 极高分子絮凝剂进行水处理时絮凝剂的投入量较少而且絮凝沉淀速度快、污泥的产量 低，所以有机絮凝剂在水处理中有着广阔的应用前景 3 0 , 3 1 】。 常见有机高分子絮凝剂的分类以及官能基团和实例如表1 5 所示【3 2 1 。 4 微生物絮凝剂 微生物絮凝剂是一种具有高效率和无二次污染的絮凝剂，它是微生物或其分泌物产生的 代谢产物。微生物絮凝剂和无机高分子和合成有机高分子絮凝剂相对比最大的优势在于 它能够无污染排放，因此微生物絮凝剂的研究已经成为当今世界絮凝剂的主要研究课 题。 5 第一章绪论 表1 5 常见有机高分子絮凝剂【3 2 】 1 2 2 絮凝剂在水处理中的发展现状及展望 近年来，随着水处理工艺的同益更新和复杂，对絮凝剂的要求也越来越高。与之相 适应絮凝剂的发展也逐步由无机向有机化、低分子化向高分子化、单一型向复合型、合 成型向天然微生物型转化，终端的产品也逐渐多样化、专门化和环保化。 只有少数的絮凝剂产品是我国白行研制的，其它大部分都是仿制和依据国外专利研 制的。无机絮凝剂除个别品牌的絮凝剂未开发外，基本上都具备了进行生产的技术水平。 但是缺少系列化、规模化的生产，水不溶物和杂质含量较高，特别对药剂所含重金属等 毒害性物质缺少统一的控制和管理【3 3 1 。 我国有机高分子絮凝剂的研制、生产和应用还处于初级阶段，有很多方面的不足，。 主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 产品没有系列化，品种较少。 ( 2 ) 产量低，未形成规模经营。 ( 3 ) 天然改性与人工合成的阳离子有机高分子絮凝剂品种较少。 ( 4 ) 工业设备和单体生产落后，整体质量水平不高。 水处理的絮凝效果、处理费用以及出水水质直接由絮凝剂决定，所以新型絮凝剂的 研究和开发成为水处理领域的中重点，而且将致力开发无毒和高效的絮凝剂。在各类絮 6 长安人学硕士学位论文 凝剂中，生物絮凝剂无毒、高效而且不会造成水体的二次污染具有十分广阔的应用前景。 近些年来通过对有机絮凝剂进行改性使其带有一定量的电荷从而大大增加了它的絮凝 性能，因此有机高分子絮凝剂也同样具有开发价值【3 4 】。 1 3 本课题研究的内容及意义 实践证明絮凝水处理是一种经济、有效的水处理技术，絮凝效果的好坏取决于絮凝 剂性能的优良。本文分别将无机、有机以及微生物絮凝剂作了对比，得出无机絮凝剂虽 然价低但其用量通常都较大，同时污泥的产量很大；而微生物絮凝剂现在还处于研究阶 段，没有得到广泛的生产实践。与之相比，用有机絮凝剂进行水处理时它不仅用量少而 且有絮凝效果明显、絮体较大、污泥量低等优点，所以有机絮凝剂相对于无机和微生物 絮凝剂有更广泛的应用。 目前市场上的有机絮凝剂以非离子型和阴离子型为主，阳离子有机絮凝剂还没有得 到广泛的生产，并且其品种较少而且水平比较低，由于阳离子絮凝剂具有很高的使用价 值所以近些年对于絮凝剂的研究主要为阳离子型絮凝剂，其改性产品也同益增多。 本文改性聚丙烯酰胺的理论基础是m a n n i c h 反应，通过在聚丙烯酰胺的支链酰胺基 上接枝胺基活性基团( - - n r 2 ) ，构成可阳离子化的支链，然后与胺进一步接枝生成阳离 子型絮凝剂。通过改性，使非离子型的聚丙烯酰胺成为新型阳离子高分子有机絮凝剂， 这种絮凝剂在水体中通过水解带有正电荷，使电中和作用增强同时又保留了聚丙烯酰胺 原有的吸附架桥作用，从而大大提升了絮凝剂的絮凝作用。 本文将高浊度水和含油废水作为研究目标，通过对上述水体中悬浮物的表面电荷性 质、油滴聚结性质的分析，合成了有较好处理效果的新型有机阳离子高分子絮凝剂。首 先使p a m 与甲醛在碱性条件下作用生成羟甲基衍生物，然后再缓慢地滴加二乙胺 ( d e a ) 、乙二胺( e d a ) ，使其与羟甲基衍生物一起反应生成胺化有机高分子絮凝剂 d p a m ( - - z _ , 胺型) 和e p a m ( 乙二胺型) 。实验结果表明，由二乙胺( d e a ) 合成的阳离子 絮凝剂d p a m 显示了优越的絮凝性能。 本文合成的阳离子有机高分子絮凝剂d p a m 处理高浊水时有显著的效果，出水的浊 度符合国家饮用水标准中浊度的要求；用絮凝剂d p a m 处理含油废水也得到了一定的 效果。本文还在实验中将p a m 和e p a m ，d p a m 的絮凝效果做了对比，结果表明絮凝 荆d p a m 在处理过程中不仅用量少而且处理效果好。实验表明合成絮凝剂d p a m 在处 理高浊水和含油废水时体现出了较好的絮凝效果以及一定的经济价值。 7 本文的技术路线如图1 1 所示： 图1 1 本文技术路线 8 r - i i l - l 一最佳 1 i i 一最佳 一 水力条件i 沉降时间一 一晟佳酸度 一 一最佳 一 投药量 t - 坚窒叁堂堡：生堂篁堡塞 一 一一 一一一 1 4 相关国家标准 本文主要研究高浊度水和含油废水的处理，以下是相关指标的中华人民共和国国家 标准。 1 4 1 生活饮用水卫生标准( g b5 7 4 9 - 2 0 0 6 ) 水质常规指标及限值如表1 6 所示： 表1 6 生活饮用水卫生标准 一一一一l _ 一 指标 限值 色度( 铂钴色度单位) 1 5 浑浊度( n t u 散射浊度单位) 1 ，5 ( 特殊情况下不超过) 臭和味 无异臭、异昧 肉眼可见物 无 p h ( p h 单位) 不小于6 5 且不大于8 5 氟化物( r a g l ) 1 溶解性总i 司体( m g l ) 1 0 0 0 总硬度( 以c a c 旦! 兰：竺堑竺 兰! ! _ 一一 1 4 2 城镇污水处理厂污染物排放标准( g b18 9 18 2 0 0 2 ) 基本控制项目最高允许排放浓度( 日均值) 如表1 7 所示：单位m g l 表1 7 城镇污水处理厂污染物排放标准 一l 一一l 一 其太粹伟l l 项目 二竺堡堡一 二级标准 三级标准 基本控制项目_ 0 磊否、丽 一缴称准 二教俅低 化学需氧量( c o d ) 5 0 6 0 1 0 0 1 2 0 生化需氧量( b o d 5 ) 1 0 2 03 0 6 0 悬浮物( s s ) 1 0 2 0 3 0 5 0 石油类 1 3 5 1 5 总氮( 以n 计) 1 5 2 0 一 一 总磷( p a lp 计) 0 5 1 3 5 色度( 稀释倍数) 3 0 3 0 4 0 5 0 坐 一 一一一 皇：! 9 第一章绪论 - _ _ _ _ - _ 一 1 4 3 污水排入城市下水道水质标准( c j3 0 8 2 19 9 9 ) 进入城市下水道的污水水质，其最高允许浓度必须符合表1 8 的规定： 表1 8 污水排入城市下水道水质标准 项目名称 最高允许浓度 p h 值 温度( ) 悬浮物( m g l ) 生化需氧量( b o d 5 ，m g l ) 化学需氧量( c o d 瓯r a g l ) ，溶解性l 州体( m l ) 氨氮( m g l ) 磷酸盐( 以p 计，m g l ) 6 u 9 0 3 5 1 5 0 ( 4 0 0 ) 1 0 0 ( 3 0 0 ) 1 5 0 ( 5 0 0 ) 2 0 0 0 2 5 0 ( 3 5 o ) 1 0 ( 8 o ) 注：括号内数值适用于有城市污水处理厂的城市- 卜水道系统 l o 第二章阳离子絮凝剂d p a m ( e p a m ) 的制备及指标分析方法 2 1 絮凝剂d p 。删( e p 舢) 的制备方法 1 实验仪器及试剂 电子天平、电子秤、精密p h 计、电热恒温水浴锅、恒速搅拌器、温度计。 聚丙烯酰胺、甲醛、二乙胺、乙二胺、氢氧化钠、盐酸。 2 合成步骤 胺型阳离子絮凝剂d p a m ( e p a m ) 。 3 实验装置 絮凝剂制备装置如图2 1 所示： 冷凝管 节其p h 值。 ，再向三口烧瓶中加入 一段时间t 2 即可得到叔 图2 1 阳离子絮凝剂d p a m 合成实验装置 计 i 口烧瓶 屯热恒温水浴锅 第二章阳离子絮凝的d p a m ( e p a m ) 的制各及指标分析方法 2 2 合成絮凝剂的相关指标测定 本实验以合成产物的胺化度、p h 以及处理浊度水后上清液的透光率来评价合成絮凝 剂的性能。 2 2 1 胺化度的测定 1 实验仪器及试剂 5 0 m l 的酸式滴定管、0 1 m o l l 的h c i 溶液、o 1 的甲基橙指示剂。 2 胺化度测定方法 ( 1 ) 往锥形瓶中移取0 2 m l - - 7 , 胺再加5 0 m l 的蒸馏水，然后加1 滴甲基橙指示剂摇 匀，最后用盐酸溶液( o 1 m o l l ) 滴定，滴定终点为溶液颜色由橙色变为红色时，记录下 滴定所用盐酸溶液体积v o 。 ( 2 ) 往锥形瓶中移取5 m l - - 7 胺再加4 5 m l 的蒸馏水，然后加1 滴甲基橙指示剂摇匀， 最后用盐酸溶液( 0 1 m o l l ) 滴定，滴定终点为溶液颜色由橙色变为红色时，记录下滴定 所用盐酸溶液体积v l 。 ( 3 ) 往锥形瓶中移取5 m l l 的聚丙烯酰胺再加4 5 m l 的蒸馏水，然后加1 滴甲基橙指 示剂摇匀，最后用盐酸溶液( 0 1 m o l l ) 滴定，滴定终点为溶液颜色由橙色变为红色时， 记录下滴定所用盐酸溶液体积v 2 。 3 成产物的胺化度的计算方法： ( 1 ) 合成产物中游离胺的量( m l ) ：y ：0 2 x 2 0 丁( v l - v 2 ) ( 2 1 ) y0 ( 2 ) 譬化瞰) = 警 ( 2 2 ) 式中v 7 合成絮凝剂时加入胺的量m l p 胺的密度l m l 胺的摩尔质量g m o l m 2 丙烯酰胺的摩尔质量g m o l 2 2 2 合成絮凝剂p h 的测定 1 实验仪器及试剂 p h 计、合成产物、p h 参比缓冲溶液、温度计。 1 2 长安人学硕士学位论文 2 p h 测定方法 先对p h 计的设置温度进行调节，使其与待测溶液的温度保持一致( 约为2 5 度左 右) ，然后将p h 计归零。用调节好的p h 计对合成产物进行p h 值的测定。( 备注：每 次测定完成后要对p h 电极进行彻底清沈) 。 2 2 3 絮凝处理水样透光率的测定 1 实验仪器及试剂： 7 2 1 型分光光度计，自配高浊度水 2 实验方法： 先将原水样的吸收曲线在7 2 1 型分光光度计上扫描出来并确定原水样的最大吸收波 长九n l n ，然后在最大吸收波长亢n l n 处以蒸馏水作为对比，分别对原水样和絮凝沉淀后 水样的上清液进行透光率测定。 2 3 高浊度水实验处理方法 2 3 1 絮凝沉淀实验 1 实验材料及仪器： 多功能搅拌器，5 0 0 m l 的烧杯( 5 支) ，1 的合成絮凝剂( 将合成产物l m l 定容于 1 0 0 m l 容量瓶中，稀释) 。 2 实验步骤： 用5 个5 0 0 m l 的烧杯分别盛3 0 0 m l 水样，然后将烧杯置于搅拌机上，首先加入一 定量的合成絮凝剂，以一定的转速快搅若干分钟，然后再以一定的转速慢搅若干分钟， 停止搅拌，静置一段时间，最后取距离上层水面3 c m 处的上清液进行测定，得出剩余浊 度。 ：1 。 3 实验装置 。? 絮凝沉淀实验装簧如图2 2 所示。 2 3 2 浊度的测定( o b13 2 0 0 9 1 ) 本实验依据g b1 3 2 0 0 9 1 相关规定，本实验测定浊度采用分光光度法【3 5 1 。 1 实验仪器及试剂 7 2 1 型分光光度计、5 0 m l 具塞比色管、六次甲基四胺、硫酸肼、蒸馏水。 2 浊度的测定方法 1 3 第二章阳离子絮凝的d p a m ( e p a m ) 的制备及指标分析方泫 ( 1 ) 浊度标准曲线的绘制： 用7 2 1 型分光光度计扫描出原水样的吸收曲线并确定出最大吸收波长an n l 。然后分 功能搅拌器 烧杯 图2 2 絮凝沉淀实验装置图、 别移取浊度为4 0 0 度的标准溶液0 、o 5 0 、1 2 5 、2 5 0 、5 0 0 、1 0 o o 、1 2 5 0 、1 5 o o 及1 7 5 0 m l 置于5 0 m l 的比色管中并加蒸馏水至刻度线，摇匀后即得出浊度为0 、4 、1 0 、2 0 、4 0 、 8 0 、1 0 0 、1 2 0 及1 4 0 度的标准系列。 用分光光度计在最大吸收波长九n m 处测定比色皿中的标准系列溶液的吸光度并绘 制出浊度的标准曲线。 浊度的标准曲线如图2 3 所示。 浊度标准曲线的回归方程为：a = 0 0 0 3 c + 0 0 0 1 5 ( r 2 = 0 9 9 9 9 )( 2 3 ) 由回归方程a = 0 0 0 3 c + 0 0 0 1 5 可知水样的吸光度a 与水样剩余浊度c 是正比的关 系。 1 4 长安人学硕上学位论文 02 04 06 08 01 0 0 1 2 0 浊度c 图2 3 浊度标准曲线 ( 2 ) 水样浊度的测定方法： 测定水样浊度时先测定出该水样的吸光度值，然后根据浊度标准曲线的回归方程计 算出水样浊度的大小，吸光度的测定方法如上。 当水样的浊度超过1 0 0 度时应将水样进行稀释再测定其吸光度， 计算原水样浊度： 原水样浊度= 兰号 q 式中：彳稀释之后水样的浊度 卜原水样的体积 卜稀释水样时用水的体积 2 3 3 浊度去除率的计算 浊度去除率计算方法如下所示： 浊度去除率( ) ：丛 4 式中：4 原高浊水的浊度 彳厂一处理后水样的剩余浊度 2 4 含油废水实验处理方法 1 5 此时可按照下式来 ( 2 4 ) ( 2 5 ) 5 3 5 2 5 1 5 o 3 2 1 o 0 0 o o o o o 越采签 第二章阳离子絮凝的d p a m ( e p a m ) 的制务及指标分析方法 _ * “22 4 i 絮凝沉淀实验 1 实验材料及仪器： 搅拌机，5 0 0 m l 烧杯，2 的合成絮凝剂( 将合成产物2 m l 定容1 0 0 m l 容量瓶中) 。 2 实验步骤： 取2 0 0 m l 的乳化液废水于5 0 0 m l 的烧杯中然后将其置于搅拌机上，加入一定量的合 成絮凝剂在一定的转速下快搅若干分钟，之后向烧杯中加入一定量高岭土，然后再以一 定的转速慢搅若干分钟，停止搅拌并沉降一段时间，最后取距上层水面2 c m 处的上清液 进行c o d 值的测定，然后得出c o d 的去除率。 3 实验装置 处理含油废水的絮凝沉淀装置与处理高浊水的装置一致，如图2 2 所示。 2 4 2 化学需氧量c o d c r 的测定 2 4 2 1 实验仪器及试剂 1 实验仪器 电热套、全玻璃冷凝回流管、5 0 m l 的酸式滴定管、移液管、锥形瓶、容量瓶。， f 2 实验试剂。? v “” j ( 1 ) 重铬酸钾标准溶液( ci 6 k 2 c r 2 0 t = 0 2 5 0 0 m o l l ) 。预先将基准或优质纯重铬酸 钾在1 2 0 。c 的烘箱中烘2 h ，然后称取1 2 2 5 8 0 9 溶于蒸馏水中并移入1 0 0 0 m l 的容量瓶 中，稀释至标线，摇匀。 ( 2 ) 试亚铁灵指示剂：分别称取硫酸亚铁( f e s 0 4 7 h 2 0 ) 0 6 9 5 0 9 、邻菲哕啉 ( c 1 2 h 8 n 2 h a o ) i 4 8 5 0 9 溶于蒸馏水中，移入l o o m l 的容量瓶中，稀释至标线并将该指 示剂储存于棕色瓶内。 ( 3 ) 硫酸亚铁铵标准溶液 c ( n h 4 ) 2 f e ( s 0 4 ) 2 6 h z o - 0 1m o l l ：将3 9 5 0 9 硫酸亚铁 铵溶于蒸馏水中，然后缓慢加入2 0 m l 浓硫酸并进行搅拌，待溶液完全冷却后将其移入 1 0 0 0 m l 的容量瓶中并用蒸馏水稀释至标线，摇匀放置。在使用硫酸亚铁铵标准溶液前 必须要用重铬酸钾标准溶液对其进行标定。 硫酸亚铁铵溶液( n n 4 ) 2 f e ( s 0 4 ) 2 的标定方法： 向锥形瓶中加入1 0 m l 重铬酸钾标准溶液并加蒸馏水稀释至1 0 0 m l 左右，然后缓慢 加入3 0 m l 浓硫酸，混匀冷却后再向锥形瓶中滴加3 滴试亚铁灵指示剂( 约o 1 5 m l ) ， 摇匀后用硫酸亚铁铵溶液进行滴定，滴定终点为锥形瓶内溶液的颜色由黄色经蓝绿色变 1 6 长安人学硕士学位论文 为红褐色，记录下硫酸亚铁铵溶液( n h 4 ) e f e ( s 0 4 ) 2 的消耗量v 。 按照下式计算硫酸亚铁铵溶液( n h 4 ) 2 f e ( s 0 4 ) 2 的浓度c ( m o l l ) c ：0 2 5 0 0 x 10 0 0 ( 2 6 )