（环境工程专业论文）聚合氯化铁聚环氧氯丙烷胺复合混凝剂的性能及机理研究.pdf

2 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：遂毋 e t 期：2 1 ：f 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 隆毋导师签名：恚堕! 圣日 期：兰生：丛 4 山东大学硕士学位论文 目录 摘要1 第一章前言5 1 1 本研究的目的与意义5 1 2 文献综述7 1 2 1 混凝剂的种类及研究发展7 1 2 2 聚合氯化铁1 0 1 2 3 聚环氧氯丙烷二甲胺1 3 1 2 4 混凝机理研究现状1 5 1 2 5 混凝反应动力学1 6 1 2 6 本论文所要解决的技术关键、主要内容及创新之处1 7 第二章实验材料和方法1 9 2 1 药剂和材料l9 2 1 1 实验药剂1 9 2 1 2 实验水样19 2 1 - 3 仪器和设备1 9 2 2 实验方法2 0 2 2 1p f c 的制备2 0 2 2 2e p i - d m a 的制备2 0 2 2 3 复合混凝剂的制备2 0 2 2 4 烧杯实验2 0 2 2 5 浊度的测定2 l 2 2 6u v 2 5 4 的测定2l 2 2 7 溶解性有机物( d o c ) 的测定2 1 2 2 8z e t a 电位的测定2 1 2 2 9f e ( i i i ) 形态分布的测定方法。2 l 2 2 1 0p d a 2 0 0 0 混凝过程动态研究2 3 第三章p f c - e p i - d m a 混凝剂中f e ( i i i ) 水解形态的研究2 4 山东大学硕上学位论文 3 1e p i - d m a 的存在对f e - f e r r o n 逐时络合比色法的影响2 4 3 2 w ( e ) 值对铁的形态分布的影响2 5 3 3 t 1 值对铁的形态分布的影响2 5 3 4b 值对铁的形态分布的影响2 6 3 5 熟化时间对铁的形态分布的影响2 7 3 6 小结2 8 第四章p f c - e p i - d m a 处理模拟废水混凝效果及混凝机理分析2 9 4 1 投加方式对脱色效果的影响2 9 4 2 w ( e ) 值对脱色效果的影响3 2 4 3 ”值对脱色效果的影响3 3 4 4b 值对脱色效果的影响3 4 4 5 熟化时间对脱色效果的影响3 5 4 6 p h 值对脱色效果的影响3 6 4 7小结3 8 第五章p f c e p i - d m a 的混凝动力学研究3 9 5 1p d a 2 0 0 0 混凝过程动态研究3 9 5 2 不同投加方式的絮体特性研究4 0 5 - 3w ( e ) 值对p f c - e p i - d m a 絮体特性的影响4 4 5 41 1 值对p f c - e p i - d m a 絮体特性的影响4 7 5 5b 值对p f c _ e p i - d m a 絮体特性的影响4 8 5 6 熟化时间对p f c _ e p i - 国m a 絮体特性的影响5 1 5 7p h 值对p f c - e p i - d m a 絮体特性的影响5 4 5 8 小结5 6 第六章p f c - e p i - d m a 处理模拟地表水混凝效果浅析5 7 6 1 w ( e ) 值对混凝效果的影响5 7 6 2 t 1 值对混凝效果的影响5 8 6 3b 值对混凝效果的影响5 9 6 4 小结6l 第七章结论6 2 一 些奎盔兰堡主兰垡丝奎一一 _ _ - _ _ - _ _ _ _ _ - - - - - _ _ _ - _ - _ _ _ _ _ 一一一 c o n t e n t s a b s t r a c t 3 1i n t r o d u c t i o n 。5 1 1 p u r p o s ea n ds i g n f i c a n c eo f t h i ss t u d y 5 1 2 l i t e r a ：t l 】r es u m m a r y 7 1 2 1t h ec a t e g o r ya n dr e s e a r c hd e v e l o p e m to fc o a g u l a n t s 7 1 2 2p o l y f e r r i cc h l o r i d e 1 0 1 2 3 e p i c h l o r o h y d r i n d i m e t h y l a m i n e 1 3 1 2 4r e s e a r c hs i t u a t i o no fc o a g u l a t i o nm e c h a n i s m 1 5 1 2 5c o a g u l a t i o nk i n e t i c s ”1 6 1 2 6k e yp r o b l e mi nt e c h n o l o g y , r e s e a r c hc o n t e n t sa n do r i g i n a l i t y 1 7 2m a t e r i a l sa n dm e t h o d s 2 1m a t e r i a l s 1 9 2 1 1r e a g e n t s 1 9 2 1 2w a t e rs a m p l e 1 9 2 1 3i n s t u m e n t s 1 9 2 2m e t h o d s 2 0 2 2 1p r e p a r a t i o no f p o l y f e r r i cc h l o r i d e ”2 0 2 2 2p r e p a r a t i o no fe p i c h l o r o h y d r i n - d i m e t h y l a m i n e 2 0 2 2 3p r e p a r a t i o no fc o m p o s i t ec o a g u l a n t 2 0 2 2 4j a rt e s t 2 0 2 2 5t u r b i d i t ym e a s u r e m e l l t 2 1 2 2 6u v 2 5 4m e a s u r e m e n t ”2 1 2 2 7d i s s o l v e do r g a n i cc a r b o n ( d o c ) m e a s u r e m e n t 2 1 2 2 8z e t ap o t e n t i a lm e a s u r e m e n t 2 1 2 2 9f e ( h i ) s p e c i e sd i s t r i b u t i o nm e a s u r e m e n t 2 1 2 2 10f l o ca g g r e g a t i o np r o c e s s 2 3 3 s t u d y o nf e ( i i ) s p e c i e sd i s t r i b u t i o no fp f c - e p i - d m a 2 4 3 4 e 丘to f bo nf e ( i i i ) s p e c i e sd i s t r i b u t i o n ”2 6 3 5e f f e c to fw ( e ) o nf e ( i i i ) s p e c i e sd i s t r i b u t i o n 2 7 3 6b r i e fs u m m a r y 2 7 4t h ec o a g u l a t i o np e r f o r m a n c ea n dm e c h a n i s m o fp f c - e p i - d m ai n s y n t h e t i cd y i n gw a s t e w a t e r t r e a t m e n t 2 9 4 1e f f e c to fd o s i n gm e t h o do nc o l o rr e m o v a le f f i c i e n c y 2 9 4 2e f f e c to f w ( e 1o nc o l o rr e m o v a le f f i c i e n c y 3 2 4 3e f f e c to fr lo nc o l o rr e m o v a le f f i c i e n c y 3 3 4 4 e f f e c to fbo nc o l o rr e m o v a le f f i c i e n c y 3 4 4 5e f f e c to fa g i n gp e r i o do nc o l o rr e m o v a le f f i c i e n c y 3 5 4 6e f f e c to fp no nc o l o rr e m o v a le f f i c i e n c y 3 6 4 7b r i e fs u m m a r y ”3 7 5t h e c o a g u l a t i o nk i n e t i c so fp f c - e p i - d m a 3 9 5 1t h et h e r o yo fp d a 2 0 0 0 3 9 5 2e f f e c to fd o s i n gm e t h o do nf l o ea g g r e g a t i o np r o c e s s 4 0 5 3e f f e c to fw ( e ) o nf l o ca g g r e g a t i o np r o c e s s 4 3 5 4e f f e c to f l lo nf l o ca g g r e g a t i o np r o c e s s 4 6 5 5e f f e c to fbo nf l o ea g g r e g a t i o np r o c e s s 4 8 5 6 e f f e c to fa g i n gp e r i o do nf l o ca g g r e g a t i o np r o c e s s 5 1 5 7e f f e c to f p ho nf l o ea g g r e g a t i o np r o c e s s “5 4 5 8 b r i e fs u m m a r y 5 6 6t h ec o a g u l a t i o np e r f o r m a n c eo fp f c - e p i - d m a i ns y n t h e t i cs u r f a c ew a t e r t i e a t m e n t o d o o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 o q o o o o o g o o o q d o o o o 0 6 q a e o o o o 0 0 o o b o o b d d ! d 0 9 q o o o o o o o o o o o o o o q d i q o o o 5 7 6 1e f f e c to fw ( e ) o nc o a g u l a t i o ne f f i c i e n c y 5 7 6 2e f f e c to fr lo nc o a g u l a t i o ne f f i c i e n c y 5 8 6 3e f f e c to fbo nc o a g u l a t i o ne f f i c i e n c y ”5 9 6 4 b r i e fs u m m a r y 6 1 v 山东人学硕上学位论文 7c o n c l u s i o n s 6 2 r e f e r e n c e s 6 4 a c k n o w l e d g e m e n t s 7 1 p u b l i s h e dp a p e r s 7 2 山东大学硕j j 学位论文 摘要 本论文制备出一系列具有不同聚合氯化铁( p f c ) 的碱化度( b ) 、不同聚环 氧氯丙烷二甲胺( e p i - d m a ) 质量分数( w ( e ) ) 和特性粘度( t 1 ) 的无机有机 复合混凝剂p f c e p i _ d m a ，并将其用于处理不同性质的模拟水样。通过烧杯试 验、z e t a 电位的测定、f e n o n 逐时络合比色法、光散射法等多种化学分析方法及 现代分析仪器测试技术对比研究了该复合混凝剂与传统混凝剂在模拟染料废水 处理中的性能和混凝机理的差异，考察了w ( e ) 值、q 值、b 值和熟化时间等对 p f c _ e p i _ d m a 复合混凝剂铁的水解形态分布和混凝性能的影响。主要结论归纳 如下： ( 1 ) 采用f e r r o n 逐时络合比色法研究p f c - e p i - d m a 复合混凝剂体系中铁 的形态分布，发现该复合混凝剂中e p i - d m a 的加入会影响铁的水解形态分布。 单就f e b 含量而言，w ( e ) = 3 5 、r 1 = 8 5 0m p a s 、b = 0 5 的p f c - e p i - d m a 复合混 凝剂熟化1 天时其含量最高。 ( 2 ) 处理模拟活性艳红染料废水时p f c - e p i _ d m a 的性能明显优于p f c 单 独使用。与将p f c 和e p i - d m a 以不同的顺序投加相比，p f c _ e p i _ d m a 在实验 投加量范围内虽然电中和能力较弱，但是其脱色性能较高。而在处理模拟活性翠 兰染料废水时p f c _ e p i _ d m a 与p f c 和e p i - d m a 以不同的顺序投加以及p f c 单独使用相比，虽然其在较高投加量下电中和能力最强，但是其脱色性能最差。 p f c - e p i - d m a 处理模拟染料废水时一般在高w ( e ) 值和高t 1 值、低b 值、低熟 化时间、p h 值接近中性条件下具有较好的脱色效果。 ( 3 ) 与p f c 相比，p f c _ e p i _ d m a 复合混凝剂在处理活性艳红时可以大幅 提高絮体增长速度，缩短混凝剂与污染物反应时间，并提高最终絮体粒度，同时 会增大絮体差异性；但p f c - - e p i _ d m a 在处理活性翠兰时，较低投加量下降低絮 体增长速度，并减小最终絮体粒度和絮体差异性。处理活性艳红时，w ( e ) 值越大， p f c 也p i _ d m a 形成的絮体增长速度越快，形成的最终絮体粒度越大，同时絮体 差异性增大。处理活性翠兰时，在较低投加量下，w ( e ) 值越小，p f c - e p i - d m a 形成的絮体增长速度越快，形成的最终絮体粒度越大，同时絮体差异性增大；在 较高投加量下，w ( e ) 值越大，p f c - e p i - d m a 形成的絮体增长速度越快，形成的 山东大学硕十学位论文 最终絮体粒度越大，同时絮体差异性减小。在t 1 值较高、b 值较低和p h 值接近 中性( 6 0 7 5 ) 条件下，p f c 也p i - d m a 与染料反应时间较短，絮体增长速度较 快，絮体最终粒度较大，絮体差异性较小。絮体增长速度、絮体最终粒度和絮体 差异性随着熟化时间的变化规律较为复杂，而且大多与两种混凝剂处理模拟染料 废水时脱色率随着熟化时间的变化规律不符合。 ( 4 ) 处理模拟天然地表水时，p f c - e p i _ d m a 与p f c 相比其混凝效果有一 定程度的降低。一般在低w ( e ) 值和低b 值、高1 1 值条件下，p f c - e p i - d m a 对 模拟天然地表水具有较好的混凝效果。 - 上述研究初步明确了p f c - e p 卜d m a 处理不同模拟水样的混凝效果、混凝行 为和机理等，为高效、经济的p f c - e p i - d m a 复合混凝剂的研发和应用提供理论 指导。 关键词：聚合氯化铁一聚环氧氯丙烷胺复合混凝剂( p f c - e p i _ - d m a ) 、混凝性能、 混凝机理、絮体特性 2 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t i nt h i sp a p e r , as e r i e so fc o m p o s i t ei n o r g a n i c o r g a n i cc o a g u l a n tw a sp r e p a r e db y p o l y f e r r i cc h l o r i d e ( p f c ) a n de p i c h l o r o h y d r i n - d i m e t h y l a m i n e ( e p i - d m a ) w i t h d i f f e r e n tb a s i c i t y ( b ) o fp f c ，d i f f e r e n tm a s sf r a c t i o n ( w ( e ) ) a n di n t r i n s i cv i s c o s i t y ( r 1 ) o fe p i - d m a t h ea d v a n t a g eo fp f c - e p i - d m ao v e rp f ca n ds u c c e s s i v ea d d i t i o no f p f ca n de p i - d m ai nc o a g u l a t i o ne f f i c i e n c ya n dt h ed i f f e r e n c eo ft h e mi n c o a g u l a t i o nm e c h a n i s mw e r er e v e a l e d t h ee f f e c to fbv a l u e ，w ( e ) ，r lv a l u ea n da g i n g p e r i o do nc o a g u l a t i o ne f f i c i e n c y , f e ( i i i ) s p e c i e sd i s t r i b u t i o na n df l o ca g g r e g a t i o n p r o c e s sw e r es t u d i e db yav a r i e t yo fm e t h o d sa n dt e c h n o l o g y , s u c ha sj a rt e s t ，z e t a p o t e n t i a lm e a s u r e m e n t ，f e f e r r o nm e t h o da n dp h o t o m e t r i cd i s p e r s i o na n a l y z e r t h e m a i nc o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) f e f e r r o nm e t h o dw a su s e dt o e x a m i n ef e ( i i i ) s p e c i e sd i s t r i b u t i o no f p f c - e p i - d m a t h ea d d i t i o no fe p i - d m as i g n i f i c a n t l ya f f e c t st h ef e ( i i i ) s p e c i e s d i s t r i b u t i o no f t h ec o m p o s i t ec o a g u l a n t w h e nw ( e ) = 3 5 、1 1 = 8 5 0m p a s 、b = 0 5 ，t h e c o n t e n to ff e bw a st h eh i g h e s ti np f c - e p i - d m aw i t hld a g i n g ( 2 ) f o rt h et r e a t m e n to fs y n t h e t i cr e a c t i v er e dw a s t e w a t e r , p f c - e p i - d m aw a s m o r ee f f i c i e n tt h a np f c c o m p a r e dw i t hs u c c e s s i v ea d d i t i o no fp f ca n de p i - d m a i nt w or e a c t i v ed y e sw a s t e w a t e r , p f c - e p i - d m ag a v eh i g h e rc o l o rr e m o v a l e f f i c i e n c y b u tw e a k e rc h a r g en e u t r a l i z a t i o na b i l i t yi nr e a c t i v er e dw a s t e w a t e r t r e a t m e n t ，w h e r e a si tg a v el o w e rc o l o rr e m o v a le f f i c i e n c yb u ts t r o n g e rc h a r g e n e u t r a l i z a t i o na b i l i t yi nr e a c t i v eb l u ew a s t e w a t e rt r e a t m e n t i nt h em i d d l ep hr a n g e ， p f c - e p i - d m ag e n e r a l l ya c h i e v e db e t t e rc o l o rr e m o v a le f f i c i e n c ya th i g h e rw ( e ) a n dr lv a l u e ，l o w e rbv a l u ea n da g i n gp e r i o d ( 3 ) f o rt h et r e a t m e n to fs y n t h e t i cr e a c t i v er e dw a s t e w a t e r , f l o cg r o w t hv e l o c i t y ( g r o w t hr a t e ) ，t h ea v e r a g ef l o cs i z e ( r a t i o ) a n dt h et i m e - - w e i g h t e ds t e a d ys t a t e v a r i a n c e ( 删o fp f c - e p i - d m aw e r el a r g e rt h a nt h o s eo fp f c h o w e v e r , t h e s e t h r e ep a r a m e t e r so fp f c - e p i - d m aw e r es m a l l e rt h a nt h o s eo fp f ca tl o w e rd o s a g e r a n g ew h e nt r e a t e ds y n t h e t i cr e a c t i v eb l u ew a s t e w a t e r w i t ht h ei n c r e a s eo fw ( e ) 3 山东人学硕上学位论文 v a l u e ，t h r e ep a r a m e t e r sw e r ea l li n c r e a s e di nr e a c t i v er e dw a s t e w a t e rt r e a t m e n t f o r t h et r e a t m e n to fs y n t h e t i cr e a c t i v eb l u ew a s t e w a t e r , p f c - e p i - d m aa c h i e v e dl a r g e r g r o w t hr a t ea n dr a t i ob u tl o w e rt w va tl o w e rd o s a g ew i t hi n c r e a s i n gw ( e ) v a l u e h o w e v e r , t h eo r d e r so ft h r e ep a r a m e t e r sa th i g hd o s a g ew e r ec o n t r a r yt ot h o s e a tl o w d o s a g e i nt h em i d d l ep hr a n g e ，p f c - e p i - d m aw i t hh i g h e rt 1v a l u ea n dl o w e rb v a l u ea c h i e v e dl a r g e rg r o w t hr a t ea n dr a t i o ，s m a l l e r 删t h ee f f e c to fa g i n gt i m e o nt h r e ep a r a m e t e r sw a sc o m p l i c a t e d ( 4 ) c o m p a r e d w i t hp f c ，p f c - e p i - d m aa c h i e v e dw o r s et u r b i d i t ya n do r g a n i c m a t t e rr e m o v a li ns y n t h e t i cn a t u r a ls u r f a c ew a t e rt r e a t m e n t g e n e r a l l ys p e a k i n g ， p f c - e p i - d m aw i t hh i g h e rr lv a l u e ，l o w e rw ( e ) a n dbv a l u ea c h i e v e db e t t e r c o a g u l a t i o np e r f o r m a n c e t h ep r i m a r yc o a g u l a t i o ne f f i c i e n c y , c o a g u l a t i o nb e h a v i o ra n dc o a g u l a t i o n m e c h a n i s mo fp f c - e p i - d m aw e r ec o n f i r m e di nd i f f e r e n ts y n t h e t i cw a t e rt r e a t m e n t t h e s ec o n t e n t sw i l lp r o v i d et h et h e o r yf o ri m p o l d e r i n ga n da p p l y i n gp f c - e p i - d m a k e y w o r d s ：p o l y f e r r i cc h l o r i d e ( p f c 卜印i c h l o r o h y d r i n - - d i m e t h y l a m i n e ( e p i - d m a ) c o m p o s i t ec o a g u l a n t ( p f c - e p i - d m a ) ；c o a g u l a t i o ne f f i c i e n c y ； c o a g u l a t i o nm e c h a n i s m ；f l o cc h a r a c t e r i s t i c 4 山东人学硕上学位论文 1 1 本研究的目的与意义 第一章前言 混凝沉降法具有工艺简单、操作方便、处理效率高、费用低等优点，是目前 广泛应用于水和废水处理的方法之一。以水处理为例，首先，混凝能有效脱除 8 0 , - - - 9 5 的悬浮物质和6 5 - - - , 9 5 的胶体物质，对降低水中c o d 值有重要作 用；其次，混凝对除去水中的细菌、病毒效果稳定，通过混凝净化，一般能把水 中9 0 以上的微生物与病毒一并转入污泥，使处理水的进一步消毒、杀菌变得比 较容易；再者，日益受到重视的水体富营养化、废水脱色等问题，混凝剂也有良 好的效果；最后，污泥脱水是当今废( 污) 水处理的主要问题，迄今最可行的办法 是投加适当的阳离子高分子絮凝剂，改善污泥性状，以便下一步机械脱水处理。 混凝剂是混凝法水处理技术的核心【l 】，混凝剂的性能在很大程度上决定了水处理 技术创新发展、工艺流程的简化、运行费用的降低及水质净化质量的提高。而面 对目前日益复杂的水质状况，投加传统药剂难以达到日益严格的水质标准，因此 迫切需要研究开发高效、经济及方便可行的新型混凝剂。 目前，混凝剂的种类主要有无机混凝剂、有机混凝剂、微生物混凝剂以及 近几年来发展起来的复合混凝剂【2 】。无机混凝剂包括传统铝盐、铁盐混凝剂和无 机高分子混凝剂等。与传统药剂如硫酸铝、氯化铁等相比，无机高分子混凝剂 ( i p f s ) 具有净水效果好、投资量少、形成的絮体沉淀性能好、产生的污泥量少 和适应性广等优点，而且比有机高分子絮凝剂( o p f ) 价格低廉，因此在国外水 处理领域得到广泛的应用和迅速的发展【3 】。聚合铝是目前得到最为广泛应用和研 究的一种无机高分子混凝剂。但是，由于铝系混凝剂具有一定的生物毒性【4 】，【5 】，【6 】， 并且与老年痴呆症的发生有一定的相关性【7 】，【8 】，而铁盐混凝剂安全无生物毒性， 且铁是形成血红素的必需元素，同时成人每天需要摄入1 0 m g 的铁元烈9 1 。与铝 盐混凝剂相比，铁盐混凝剂对溶解性有机物具有更好的去除效果【1 0 】，【1 1 1 ，并且具 有形成矾花大，混凝反应快，沉降快，污泥脱水性好等优点1 2 】，【l3 1 ，因而铁盐无 机高分子混凝剂成为近年来国内外水处理领域内无机高分子混凝剂研究开发的 热点。但是在形态、聚合度及相应的凝聚混凝效果等方面，无机高分子混凝剂 仍处于传统金属盐混凝剂与有机混凝剂之间的位置，它的分子量和粒度大小以及 5 山东人学硕：j 二学位论文 混凝架桥能力仍比有机混凝剂差很多，而且进一步的水解反应会导致无机铁盐混 凝剂在水处理中性质不稳定，单独使用投加量及污泥量较大【l4 1 。与无机混凝剂相 比，有机混凝剂用量少，混凝速度快，受共存盐类、介质及环境温度影响小，处 理过程短，生成的污泥量少【1 5 】。有机混凝剂主要有天然和人工合成两种，其中天 然有机混凝剂主要有淀粉类、半乳甘露聚糖类、纤维素衍生物类、微生物多糖类 及动物骨胶类等五大类，而人工合成有机混凝剂又分阳离子型、阴离子型和非离 子型混凝剂三类。在众多的有机混凝剂中，聚环氧氯丙：j 完_ 二甲胺( e p i - 】d m a ) 在采矿、石油方面的应用研究较多，近年来作为一种印染废水的絮凝剂受到了越 来越多的重视【1 6 】【1 7 】，【l8 1 。e p i - d m a 同时可用于给水处理，同时规定其用量上限 为2 0 m g l c l 9 】。但其相对于无机混凝剂而言价值昂贵，且大多本身或其水解、降 解产物有毒，因而应用受到一定的限制【l 引。以上的这些问题促使混凝剂研究和开 发向各种复合型混凝剂发展。在早期水处理实践中，有机混凝剂通常作为助凝剂 在无机混凝剂之后进行投加，无机与有机混凝剂虽同时使用，但并非真正意义上 的复合混凝剂【2 0 1 。复合混凝剂中根据所添加的有机混凝剂的不同电荷特性分为三 类，而近年来主要的研究方向是添加阳离子型有机混凝剂以制备高电荷的复合型 混凝剂2 1 】，【2 2 】 【2 3 1 。其通过将无机高分子混凝剂与有机混凝剂进行复合以便充分发 挥无机、有机混凝剂各自的特点，通过协同效应提高混凝剂的混凝效果，减少它 的用量并扩大它的使用范围【2 4 】。但是目前对于此类复合混凝剂的基础理论及其混 凝效果及机理研究仍较为欠缺。 基于目前的研究趋势，本论文以聚合氯化铁( p f c ) 和聚环氧氯丙烷一二甲 胺( e p i - d m a ) 为原料制备出新型聚合氯化铁一聚环氧氯丙烷一二甲胺无杌广有机 复合混凝剂( p f c i _ e p i _ d m a ) ，并将其与无机混凝剂单独使用或者先后投加在性 能、机理方面进行对比。同时研究了p f c - e p m a 中各种原料的配比、特性等 对该复合絮凝剂在不同性质模拟水样处理中的性能及混凝机理的影响。研究成果 对于聚合铁基无机一有机复合混凝剂的研制开发以及在水处理领域中的应用具 有十分重要的理论意义和实用价值。 6 山东大学硕1 ：学位论文 1 2 文献综述 1 2 1 混凝剂的种类及研究发展 混凝剂经历了从低分子到高分子、单一型向复合型的发展过程。其种类繁多， 可分为无机、有机、微生物和复合混凝剂四大类。 ( 1 ) 无机型混凝剂 铝盐是最传统、应用最广泛的混凝剂。1 9 世纪末，美国最先将硫酸铝用于 给水处理并取得专利，硫酸铝就以其卓越的絮凝沉降性能而被广泛采用【2 5 】。铝盐 主要有硫酸铝、氯化铝和明矾等。近年来研究证明铝盐的蓄积会导致人体出现诸 如铝性脑病、铝性贫血等中毒病症【2 6 】。为解决铝盐混凝剂的负面效应，传统铝盐 逐渐被其它无机盐或铝系高分子混凝剂取代。聚合氯化铝( p a c ) 是常用的铝系 无机高分子混凝剂，于2 0 世纪6 0 年代首先在日本进入实用阶段。p a c 与传统铝 盐相比具有投加量小，絮凝体形成速度快且颗粒大而重，易沉淀，反应时间短， 对原水水温及p h 的适应范围广等优点【2 7 】。除p a c 之外，还出现了聚合硫酸铝 ( p a s ) 、聚合磷酸铝( p a p ) 等高分子铝盐。 从2 0 世纪3 0 年代开始，铁盐作为铝盐的主要替代品在水处理重得到了广泛 的应用。铁盐与铝盐混凝剂相比，具有安全无毒、混凝能力强、矾花大、沉降快、 水温和p h 适应范围广、价格便宜等优点【2 8 】。但其腐蚀性强，对设备要求高，且 其中的f e 3 + 可与水中腐殖质等有机物形成水溶性污染物，使自来水带色【2 9 】，故而 需慎重选择。简单的铁盐主要有氯化铁、硫酸亚铁等，其也从低分子向高分子方 向发展。聚合硫酸铁( p f s ) 由日本首先研制成功并投放市场，广泛应用于净水 和污水处理中。 2 0 世纪3 0 年代后期开始，聚硅酸作为混凝剂用于水处理中【3 0 】。其通常带 负电荷，属于阴离子高分子混凝剂，主要依靠表面羟基的氢键作用吸附其它分子。 聚硅酸在储存时易发生自聚反应，析出硅胶而失去混凝功能，故只能现场配制， 限制了其应用和推广【3 1 】。聚硅酸同时可作为助凝剂与铝盐、铁盐等配合使用，或 用