（环境科学与工程专业论文）聚硅氯化铝混凝剂中铝形态对于混凝效果影响的研究.pdf

山东大学硕士学位论文 目录 摘要l 第一章前言5 1 1 本研究的目的和意义5 1 2 文献综述6 1 2 1 水体中天然有机物( n o m ) 6 1 2 2 无机高分子絮凝剂一7 1 2 3 铝的水解聚合过程8 1 2 4 混凝机理研究现状1 2 1 2 5 絮体的形成与破碎1 3 1 2 6 絮体分形理论1 5 1 3 本论文所要解决的技术关键、主要研究内容及创新之处1 6 第二章实验材料和方法1 9 2 1 实验仪器和材料1 9 2 1 1 实验仪器1 9 2 1 2 实验材料1 9 2 2 实验方法2 0 2 2 1p a c 的制备2 0 2 2 2 聚硅酸( p s i ) 的制备一2 0 2 2 3p a s i c 混凝剂的制备2 0 2 2 4p a c 中a l b 形态的分离纯化2 0 2 2 5 总铝的测定方法2 l 2 2 6 a l f e 盯0 n 逐时络合比色法2 2 2 2 7 混凝实验2 4 2 2 8 水质指标的测定2 5 2 2 9 混凝过程絮体粒径的在线测定2 6 2 2 1 0 絮体强度及破碎后恢复能力测定2 6 2 2 1 l 絮体分形维数的测定2 7 第三章p a s i c 中灿形态对于混凝处理腐植酸高岭土模拟水效果的影响2 8 3 1 不同投加量条件下，础形态对于混凝效果的影响2 8 3 2 不同p h 条件下，触形态对于混凝效果的影响3 l 3 3p a s i c 中a l 形态对于絮体强度及恢复能力的影响3 3 3 4p a s i c 中a l 形态对于絮体分形维数的影响3 5 3 5 小结3 6 第四章铝硅比( a 1 s i ) 对于a l b 与p s i 复合混凝剂( p a s i c b ) 混凝效果的影响3 8 4 1 不同铝硅比( a l s i ) 的a l b 与p s i 复合混凝剂( p a s i c b ) 混凝投加量实验3 8 4 2 不同铝硅比( a 1 s i ) 的a l b 与p s i 复合混凝剂( p a s i c b ) 混凝p h 实验4 0 4 3p a s i c b 中铝硅比( a l s i ) 对于絮体强度及恢复能力的影响4 2 4 4p a s i c b 中铝硅比( a 1 s i ) 对于絮体分形维数的影响4 3 4 5 小结4 4 第五章铝硅比( a 1 s i ) 对于p a s i c c ( b - - 2 4 ) 混凝剂混凝效果的影响4 6 5 1 不同铝硅比( a l s i ) 的p a s i c c 复合混凝剂混凝投加量实验4 6 山东大学硕士学位论文 5 2 不同铝硅比( a l s i ) 的p a s i c 足复合混凝剂混凝p h 实验4 8 5 3p a s i c c 中铝硅比( 舢s i ) 对于絮体强度及恢复能力的影响5 0 5 4p a s i c c 中铝硅比( 砧s i ) 对于絮体分形维数的影响5 l 5 5 小结5 2 第六章p a s i c 中鼬形态对于处理地表水混凝效果的影响5 4 6 1 不同投加量条件下，灿形态对于队s i c 处理水库水混凝效果的影响5 4 6 2 不同p h 条件下，砧形态对于p a s i c 处理水库水混凝效果的影响5 6 6 3 小结5 8 第七章结论5 9 参考文献6 l 致谢6 9 攻读硕士学位期间发表的论文7 0 山东大学硕士学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c t 。3 li n t r o d u c t i o i l 5 1 1 p u r p o s ea n ds i g n t i c a n e eo f t h i ss t i l d y 5 1 2l i t e r a t u r es u m m a r y 6 1 2 1n a t u r e lo r g a n i cm a t t e r ( n o m ) i nt h ew a t e r 6 1 2 2i n o r g a n i cp o l y m e rc o a g u l a n t 7 1 2 3h y d r o l y s i sa n dp o l y m e r i z a t i o no f a l u m i n u m 8 1 2 4r e s e a r c hs i t u a t i o no f c o a g u l a t i o nm e c h a n i s m 1 2 1 2 5h o eg r o w t ha n db r e a k a g e 1 3 1 2 6f l o cf r a c t a lt h e o r y 1 5 1 3k 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 够一1 6 2m a t e r i a l sa n dm e t h o d s 1 9 2 1m a t e r i a l s 1 9 2 1 1i n s t r u m e n t s 1 9 2 1 2r e a g 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 fp a c 一2 0 2 2 2p r e p a r a t i o no fp s i 。2 0 2 2 3p r e p a r a t i o no f p a s i c 2 0 2 2 4p u r i f i c a t i o na n dc h a r a c t e r i z a t i o no f a l l 3s p e c i e s 2 0 2 2 5d e t e r m i n a t i o no f t h et o t a la l u m i n u mc o n t e n t 2 1 2 2 6 t h ea if e r r o n t i m e dc o m p l e x a t i o ns p e c t r o s c o p ym e t h o d 2 2 2 2 7j a rt e s t 2 4 2 2 8w a t e r - q u a l i t yi n d e xm e a s u r e m e n t 2 5 2 2 9o n l i n ed e t e r m i n a t i o no f f l o es i z ei nc o a g u l a t i o np r o c e s s 2 6 2 2 1 0f l o es t r e n g t ha n dr e c o v e r yc a p a b i l i t ym e a s u r e m e n t 2 6 2 2 1 lf l o ef r a c t a lm e a s u r e m e n t 2 7 3e f f e c to f a ls p e c i e si np a s i co ni t sc o a g u l a t i o np e r f o r m a n c ei nh a - k a o l i nw a t e r 2 8 3 1e 仃e c to f a ls p e c i e si np a s i ci nd i f f e r e n td o s a g e si nh a k a o l i nw a t e r 2 8 3 2e 髓c to f a ls p e c i e si np a s i ci nd i f f e r e n tp hi nh a k a o l i nw a t e r 3 1 3 3e f f e c to f a is p e c i e si np a s i co nf l o es t r e n g t ha n dr e c o v e r yc a p a b i l i t y 3 3 3 4e 髓c to f a ls p e c i e si np a s i co nf l o ef r a c t a l 3 5 3 5b r i e fs u m m a r y 3 6 4e f f e c to f a l s ir a t i oi na l ba n dp s ic o m p o s i t e dc o a g u l a n to ni t sc o a g u l a t i o np e r f o r m a n c e 3 8 4 1e f f e c to f a i s ir a t i oi na l ba n dp s ic o m p o s i t e dc o a g u l a n ti nd i f f e r e n td o s a g e s 3 8 4 2e f f e c to f a l s ir a t i oi na l ba n dp s ic o m p o s i t e dc o a g u l a n ti nd i f f e r e n tp h 4 0 4 3e 西。c to fa i s ir a t i oi na l ba n dp s ic o m p o s i t e dc o a g u l a n to nf l o es t r e n g t ha n dr e c o v e r y c a p a b i l i t y 4 2 4 4e 疵c to f a l s ir a t i oi na l ba n dp s ic o m p o s i t e dc o a g u l a n to nf l o cf r a c t a l 4 3 4 5b r i e fs u m m a r y 4 4 5e f f e c to f a l s ir a t i oi l lp a s i c e ( b = 2 4 ) o ni t sc o a g u l a t i o np e r f o r m a n c e 4 6 山东大学硕士学位论文 5 1e f f e c to f a l s ir a t i oi n 队s i c c ( b = 2 4 ) i nd i f f 凹c n td o s a g e s 4 6 5 2e f f e c to f a l s ir a t i oi np i a s i c c ( b - = 2 4 1i nd i f f e r e n tp h 4 8 5 3e f f e c to f a l s ir a t i oi np a s i c c ( b - - 2 4 ) o nf l o cs t r e n g t ha n dr e c o v e r yc a p a b i l i t y 5 0 5 4e f f e c to f a i s ir a t i oi np ：a s i c c ( b = 2 4 ) 0 1 1f l o cf r a c t a l 5 1 5 5b r i e fs u m m a r y 5 2 6e f f e c to f a ls p e c i e si np l a s i co ni t sc o a g u l a t i o np e r f o r m a n c ei nr e 髓r v o i rw a t e r 5 4 6 1e 伍；c t0 f a ls p e c i e si np a s i ci nd i f f e r o n td o s a g e si nr e s e r v o i rw a t e r 5 4 6 2e f f e c to f a ls p e c i e si np a s i ci nd i f f e r e n tp hi nr o s c r v o i rw a t t 5 6 6 3b r i e fs u m m a r y 5 8 7c o n c l u s i o n s 5 9 r e f e r e n c e s 6 1 a c k n o w l e d g e m e n t s 6 9 p u b l i s h e dp a p e r s 7 0 山东大学硕士学位论文 摘要 本文主要研究了聚硅氯化铝( p a s i c ) 中不同的铝形态在混凝过程中对于效 果的影响。通过制备含有不同铝形态的聚硅氯化铝混凝剂，比较其在处理腐植酸 高岭土模拟水中混凝效果的差异，发现以a l b 和a l c 为优势组分的聚硅氯化铝混 凝剂在去除浊度、d o c 以及u v 2 5 4 方面尤其优势。而后分别在不同的硅铝比条 件下研究以a l b 和a l c 为优势组分两种复合混凝剂在处理腐植酸高岭土模拟水上 的效果差异以及絮体性能。最后以引黄水库水为处理对象，研究了不同铝形态的 聚硅氯化铝混凝剂的混凝效果。主要结论如下： 1 当p h 从4 增大到9 时，p a s i c a 、p a s i c b 和p a s i c c 的浊度去除率随着 p h 增大而增大，而u v 2 5 4 和d o c 去除率均是先增大后减小，在p h 为6 时达 到最大。p a s i c b 的浊度去除率和d o c 去除率在所研究的投加量和p h 范围内都 要比p a s i c a 和p a s i c c 的大。而在整个p h 范围对于u v 2 5 4 的去除，p a s i c c 具 有最高的去除率，其次是p a s i c b 和p a s i c a 。 2 在不同投加量条件下，p a s i c a 混凝达到稳定阶段时，絮体的平均粒径 是最大的，其后是p a s i c b 和p a s i c c ，但是p a s i c a 的分形维数均最小，说明 其形成的絮体最松散。随着p h 的改变，p a s i c b 的絮体平均粒径没有很大的改 变。在整个p n 范围，p a s i c c 的絮体强度因数和恢复因数都比p a s i c a 和p a s i c b 大。在p h 为6 和9 时，p a s i c 2 0 的分形维数最大，形成的絮体最密实。 3 砧b 与p s i 复合后形成的不同a l s i 摩尔比的混凝剂较纯刖b 具有更好的浊 度处理效果。p a s i c b ( 2 0 ：1 ) 对于u v 2 5 4 的去除率最高，在投加量为4 m e , l 时达 到了8 2 。p a s i c b ( 5 ：1 ) 去除d o c 的效果最明显，在投加量为8 m g l 的时候， 去除率达到最大3 5 。 4 p a s i c b ( 1 0 ：1 ) 混凝剂在絮体形成上最优，可以形成粒径最大的絮体，且 絮体形成速率上与其余三种混凝剂相差无几，但是其絮体在抗破碎以及破碎后恢 复能力上表现最差，絮体强度低，且在磨碎后恢复能力弱。 5 随着p h 值的增大，p a c e 、p a s i c c ( 5 ：1 ) 、p a s i c c ( 1 0 ：1 ) 、p a s i c c ( 2 0 ：1 ) 1 四 种混凝剂对于浊度的去除率逐渐增大，在p h = 7 时去除效果最高，均在9 0 以 山东大学硕士学位论文 上。在不同投加量和p h 条件下，其中p a s i c c ( 5 ：1 ) 的d o c 去除效果为最好，在 8 m g l 时达到最高4 4 。在所研究的p h 范围内，四种混凝剂对于u v 2 5 4 的去除 效果为p a s i c c ( 2 0 ：1 ) p a s i c c ( 1 0 ：1 ) p a c c p a s i c c ( 5 ：1 ) 。 6 在投加量为2 、4 m g l 时，p a s i c c ( 5 ：1 ) 的分形维数最大，絮体最为致 密。而在投加量为8 m g l 时，p a c e 的分形维数最大，其形成絮体致密。在p h 为6 和9 时，p a s i c c ( 5 ：1 ) 的分形维数最大，为1 9 6 。 7 综合残余浊度、u v 2 5 4 去除率和d o c 去除率等出水指标，我们认为对于 处理水库水而言，p a s i c b 最有效。综合浊度去除率、u v 2 5 4 去除率和d o c 去除 率等，认为对于处理水库水在p h = 6 时效果最佳。 关键词：聚硅氯化铝( p a s i c ) ，铝形态，混凝效果，絮体特性 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h er e l a t i v ei m p o r t a n c eo ft h r e ed i f f e r e n ta 1s p e c i e so fp o l y a l u m i n u ms i l i c a t e c h l o r i d e ( p a s i c ) i nc o a g u l a t i o nw a si n v e s t i g a t e d p o l y a l u m i n u ms i l i c a t ec h l o r i d e s w i t ht h ed o m i n a n tc o m p o n e n t so fd i f f e r e n ta l s p e c i e sw e r ep r e p a r e da n dt h e d i f f e r e n c e si nt h et r e a t m e n to fh u m i ca c i d k a o l i nc l a y ( h a - k a o l i n ) s y n t h e t i c s o l u t i o nw e r ec o m p a r e d t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w e dt h a tt h ep a s i cw i t ht h e d o m i n a n tc o m p o n e n t so fa l ba n da l ep e r f o r m e dw e l li nr e m o v i n g t u r b i d i t y , d o ca n d u v 2 5 4 t h e n ，p a s i c ba n dp a s i c cw i t hd i f f e r e n ta 1 s ir a t i ow e r ep r e p a r e dt oe x a m i n e t h ec o a g u l a t i o ne f f e c ta n df l o ca g g r e g a t i o n t h i r d l y , t h er e l a t i v ei m p o a a n c eo fa l s p e c i e si np o l y a l u m i n u ms i l i c a t ec h l o r i d e ( p a s i c ) w a si n v e s t i g a t e di nt r e a t i n gy e l l o w r i v e rd i v e r s i o nr e s e r v o i rw a t e r t h em a i nc o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) w h e nt h ep hi n c r e a s e df r o m4t o9 ，t h et u r b i d i t yr e m o v a le f f i c i e n c yb y p a s i c a ，p a s i c ba n dp a s i c ci n c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s ei np h , w h i l et h eu v 2 5 4a n d d o cr e m o v a le f f ic ie n c yc o r r e s p o n d i n gt ot h r e ec o a g u l a n t sa l li n c r e a s e df i r s ta n d d e c r e a s e ds u b s e q u e n t l y , a n dr e a c h e dt h ep e a ka tp ho f6 t h et u r b i d i t ya n dd o c r e m o v a le f f i c i e n c yb yp a s i c bw a sh i g h e rt h a nt h a tb yp a s i c aa n dp a s i c ci na l lp h r a n g ei n v e s t i g a t e d i nt e r m so fu v 2 5 4r e m o v a l ，p a s i c cw a st h em o s te f f i c i e n t c o a g u l a n tf o l l o w e db yp a s i c ba n dp a s i c aw i t h i nt h ee n t i r ep hr a n g et e s t e d ( 2 ) t h ea v e r a g ef l o cs i z eo fp a s i c ai nt h es t e a d yp h a s ew a st h el a r g e s tf o l l o w e d b yt h a to fp a s i c ba n dp a s i c ci nd e s c e n d i n go r d e ri nd i f f e r e n tc o a g u l a n td o s a g e c o n d i t i o n s b u tt h ef r a c t a ld i m e n s i o no fp a s i c aw a st h em i n i m u mw h i c hi n d i c a t e d t h a tt h ef l o cw a st h el o o s e s t t h ef l o ce q u i v a l e n td i a m e t e r so fp a s i c bw e r ei n v a r i a b l e w i t ht h ec h a n g ei np h ，m e a n w h i l et h es t r e n g t hf a c t o r sa n dr e c o v e r yf a c t o r so fp a s i c c w e r el a r g e rt h a nt h o s eo fp a s i c aa n dp a s i c ba ta l lp hv a l u e si n v e s t i g a t e d t h e f r a c t a ld i m e n s i o no fp a s i c 2 0w a sl a r g e s ta tt h ep ho f6a n d9 ( 3 ) t h ec o m p o u n dc o a g u l a n tm i x e db ya l ba n dp s iw a sb e t t e rt h a np u r ea l ba t m o v i n gt u r b i d i t y t h eu v 2 5 4r e m o v a le f f i c i e n c yb yp a s i c b ( 2 0 ：1 ) w a sh i g h e s ta n d c o u l dr e a c h8 2 a tt h ed o s a g eo f4m g a i i , p a s i c b ( 5 ：1 ) w a se f f e c t i v ei nr e m o v i n g 3 山东大学硕士学位论文 d o ca n dt h ed o cr e m o v a le f f i c i e n c yw a st h eh i g h e s t ( 3 5 ) a tt h ed o s a g eo f8m g l ( 4 ) p a s i c b ( 10 ：1 ) p e r f o r m e db e s ti nt h ef l o cf o r m a t i o nw i t ht h el a r g e s tf l o cs i z e a n dt h es a m ef o r ms p e e da st h eo t h e r s b u ti tp e r f o r m e db a d l yi nr e s i s t i n gb r o k e na n d t h ea b i l i t yt or e s u m et h eb r o k e n ( 5 ) t h et u r b i d i t yr e m o v a le f f i c i e n c yb yp a c e 、p a s i c c ( 5 ：1 ) 、p a s i c c ( i o ：1 ) 、 p a s i c c ( 2 0 ：1 ) i n c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s i n go fp ha n dr e a c h e du pt o9 0 w h e nt h e p hw a sh i g h e rt h a n6 i nt h ec o n d i t i o no fd i f f e r e n td o s a g ea n dp h ，p a s i c c ( 5 ：1 ) w a s m o s te f f e c t i v ei nr e m o v i n gd o ca n dt h ed o cr e m o v a le f f i c i e n c yr e a c h e d4 4 a tt h e d o s a g eo f8m g l i nd i f f e r e n to hc o n d i t i o nr e s e a r c h e d ，t h eu 5 4r e m o v a le f f i c i e n c y o r d e rw a sa sf o l l o w s ：p a s i c c ( 2 0 ：1 ) p a s i c c ( 1 0 ：i ) p a c c p a s i c c ( 5 ：1 ) ( 6 ) w h e nt h ed o s a g ew a s2 m g la n d4 m e e t , ，t h ef r a c t a ld i m e n s i o no fp a s i c c ( 5 ：1 ) w a sl a r g e s t ，s ot h ef l o cw a st h em o s tc o m p a c t b u ta tt h ed o s a g eo f8m e g l ， t h ed f o f p a c cw a sl a r g e s t t h ed ro f p a s i c c ( 5 ：1 ) w a sl a r g e s tt ob e1 9 6a tp ho f 6 a n d9 ( 7 ) p a s i c bw a st h o u g h tt ob em o s te f f i c i e n ti nt r e a t i n gt h ey e l l o wr i v e r d i v e r s i o nr e s e r v o i rw a t e rw i t ht h ec o m p r e h e n s i v ec o n s i d e r a t i o no ft u r b i d i t yr e m o v a l ， u v 2 5 4r e m o v a la n dd o cr e m o v a l ，a n dt h em o s te f f i c i e n tp hw a sc o n f i r m e dt ob e6 4 k e yw o r d s ：a is p e c i a t i o n s ，p o l y a l u m i n u m s i l i c a t e c h l o r i d e ( p a s i c ) ， c o a g u l a t i o ne f f i c i e n c y , f l o ca g g r e g a t i o n 山东大学硕士学位论文 第一章前言 1 1 本研究的目的和意义 近年来，水体中的有机物对饮用水安全的影响已经成为大家关注的焦点。 地表水中的有机物主要来自两个方面，一是由生物质腐烂生成的天然有机物质 ( n o m ) ，二是由人类活动排放的生活污水以及工业废水中带来的合成有机污染 物。混凝是在饮用水和废水处理过程中去除胶体颗粒以及可溶性有机物( d o m ) 的一种重要的工艺过程【l 】o 由于混凝过程的效率很大程度上决定于混凝剂的选取【2 ， 3 。，因此通过加入一些添加剂以增强混凝剂性能，生产预制的聚合混凝剂就显得格 外有必要【4 1 。 铝系混凝剂，例如硫酸铝，氯化铝( a 1 c 1 3 ) ，聚合氯化铝( p a c ) ，广泛应用于 饮用水处理工艺中，用以去除颗粒物，胶体以及可溶性物质【5 ，6 1 。比起传统的铝盐 混凝剂( 例如硫酸铝和氯化铝) ，p a c 具有一定的优势，例如较低的酸性，对温度 和p h 较强的适应性，能快速形成致密的絮体，产生较少的污泥量【7 ，引。通过f e r r o n 逐时络合比色法，的水解产物可以分为三类：a l a ( 瞬间发生反应的单体物质) ， a l b ( 在2 小时内发生反应的中间聚合形态) 以及a l e ( 不发生反应的胶体或者固 体物质) 【9 】。a l a 组分是混凝剂中最不稳定的组分，它在投加到水体之后可以水解 成a l b 和a l e 。a l c 组分一旦形成便非常稳定。随着o h 触摩尔比( 即碱化度b ) 的增大，a l a 组分不断减少，进而形成更多的稳定的舢组分【9 ，1 0 】。p a c 的混凝效 果被认为与其中的创形态分布有很强的相关性。很多研究认为，p a c 中a l b 的含 量与纳米舢1 3 的含量是一致蒯1 1 j ，而灿1 3 被广泛认定为p a c 中混凝和沉淀过程中 最为有效的组分1 1 2 ，1 3 1 。 p a c 的摩尔分子量与大小要比那些有机聚合混凝剂小很多，因此与有机聚 合混凝剂相比，它的混凝效果就要差很多。为了克服这个缺陷，将聚硅酸( p s i ) 作为一种无机添加剂加入到p a c 中，是其成为聚硅氯化铝( p a s i c ) 无机高分子 混凝剂【1 4 1 。与p a c 相比，聚硅氯化铝( p a s i c ) 增大了摩尔分子质量，从而增强 了絮凝能力，在给水以及废水处理中形成更大更致密的絮俐8 ，体1 6 】。相比p a c ， 聚硅氯化铝( p a s i c ) 的优势包括在低投加量时具有更好的混凝效果，能适应广泛 的p h 范围，处理后水体中残留铝含量低。 5 山东大学硕士学位论文 在之前的研究中，许多的研究者主要关注和研究y o n a i 摩尔比( 碱化 度b ) ，a i s i 摩尔比，投加量，p h ，制备方法，对于聚硅氯化铝( p a s i c ) 混凝效 果以及机理的影响1 4 1 7 ，1 引，而对于p a s i c 中舢不同形态与聚硅酸( p s i ) 相互作 用对于混凝效果以及絮体特性影响的研究非常鲜见。 因此，本文主要为了研究聚硅氯化铝( p a s i c ) 中形态对于混凝效果以 及相关混凝机理的影响。通过将三种p a c ( 其中础形态主要组成分别是削钆a l b 和砧c ) 与聚硅酸( p s i ) 混合制备了三种不同p a s i c 。这三种新型混凝剂用来处 理腐植酸高岭土模拟水( h a k a o l i n ) ，通过测定浊度，u v 2 5 4 和可溶性有机碳 ( d o c ) 的去除率以及出水p h 来分析混凝效果和机理。并用m a s t e r s i z e r2 0 0 0 激 光衍射仪来测定这三种新型混凝剂的絮体大小以及强度、恢复特性。并且通过实 验确定出了两种比较有效的铝形态，分别将其与聚硅酸( p s i ) 以不同的铝硅比 ( 刖s i ) 复合，测定混凝效果指标以及絮体特性，从而对不同铝形态与聚硅酸( p s i ) 复合过程进行研究和分析。 1 2 文献综述 1 2 1 水体中天然有机物( n o m ) 天然有机物主要是指动植物在自然循环过程中经腐烂分解所产生的大分子 有机物，其中腐殖质在地面水源中含量最高，其在水中的形态可分为腐殖酸、富 里酸和胡敏酸，三种成分在结构上相似，而在分子量和官能团含量上有较大的区 别。腐殖酸是腐殖质中溶于碱溶液而不溶于酸溶液的那部分，占有机物的5 0 9 0 ，大多数淡水中腐殖酸含量约为1 - - 1 2m g l t l 9 1 。腐殖酸( h a ) 在水体中的 存在会严重影响水的嗅味、色度等感官性水质指标，同时在自来水氯消毒过程中 产生三卤甲烷类对人体有害的消毒副产物，并且是一种强络合剂，成为水中重金 属离子以及杀虫剂的载体，是水处理界广泛关注的一种污染物【2 0 1 。研究表明，腐 殖酸比富里酸具有更高的卤代活性【1 9 , 2 1 】。因此，我们考察混凝对其的去除效果时， 把腐殖酸( h a ) 作为天然有机物的代表物质。 6 山东大学硕士学位论文 1 2 2 无机高分子絮凝剂 混凝剂的研发是混凝水处理的核心技术【2 2 】。如今，混凝剂主要有以下几种： 无机混凝剂、有机混凝剂、微生物混凝剂和近些年发展起来的复合混凝剂【2 3 1 。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。比起传统混凝剂， 如硫酸铝、氯化铁等，无机高分子混凝剂有很多优点，如净水效果好、适应性广、 形成的絮体沉淀性能好、投资量少和产生的污泥量少，而且比起有机高分子絮凝 剂价格低廉，因此在国外水处理领域得到广泛的应用和迅速的发展【2 4 】。 无机高分子混凝剂聚合氯化铝( p o l y a l u m i n u mc h l o r i d e ，p a c ) ，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高分子量、能促进 胶体微粒及其它悬浮颗粒凝聚成无定型絮凝物沉淀下来的特点，且比原有的传统 药剂成倍提高效能而价格低，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 5 1 ，在水处理领域显示出了极大的 优越性【2 6 1 ，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。p a c 是 氯化铝在人为的条件下通过加碱进行强制水解一聚合反应形成的铝羟基多核配 合物，包括单体铝、二聚体铝、多聚体铝及聚十三铝( a t l 3 ) 等多种铝的羟基配 合物形态。 目前我国聚合铝的主要工业生产工艺概括于表1 1 中。 表i 1 聚合氯化铝的制备方法 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【2 7 1 。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， 7 山东大学硕士学位论文 限制了其应用和推广【2 8 】。聚硅酸同时可作为助凝剂与铝盐、铁盐等配合使用，或 用聚硅酸和铝盐或铁盐制成含金属离子的聚硅酸混凝剂，又以后者的应用较广。 1 2 3