富含Al13与活性氯絮凝剂的电解制备及性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 胡承志 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2006-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 曲久辉 ; 刘会娟 |
| 关键词 | DSA阳极 Al13形态 混凝 消毒 水处理 DSA electrode Al13 species coagulation disinfection water treatment |
| 其他题名 | Electrochemical preparation and examination of a coagulant containing high content of Al13 and active chlorine |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 采用可溶性铝阳极电解制备聚合氯化铝(PACl)为高品质无机高分子絮凝剂的工业化生产开辟了一条新途径。通过电化学方法制备PACl(E-PACl)具有有效絮凝成分Al13形态含量高的优点，但是该方法也存在电解槽工作效率低和生产成本较高的缺点，可溶性铝阳极的使用是造成上述问题的重要原因。为此，我们提出利用形稳阳极(DSA)电解制备PACl的研究思路。本文对采用DSA电极电解制备高品质PACl的原理、方法、反应器和生产工艺等方面进行了系统研究，完成了从原理设计到中试应用的全过程。同时，对产品中铝形态的特征、Al13形态的混凝行为以及絮凝剂的水处理特性进行了深入研究。本研究发展和完善了电解制备PACl的基本原理和应用技术。 提出了采用DSA阳极电解制备高Al13形态并同时含有活性氯的复合絮凝剂(PACC)的原理和方法，建立了PACC电解制备的新型反应器系统，确定了基本的工艺参数。电极采用单极并联，通过控制阳极电位提高反应器电流效率，操作简单，电解槽时空产率高，能耗低。该反应器真正实现了连续制备，无需更换电极，提高了电解制备的工作效率。 对影响Al13形态与活性氯生成的主要电解参数进行了研究，获得优化的工艺参数。发现电解过程中减小初始电解液铝浓度、提高电流密度、增大电解液流速有利于Al13和活性氯的生成。在实验所确定的最佳电解参数条件下，以DSA为阳极，钛为阴极，AlCl3或低碱化度PACl为电解液和原料，成功制备出了PACC(总铝浓度为0.5 mol/L，碱化度为2.3)，其中Al13与活性氯含量可分别高达90％和5000 mg/L。铝的聚合形态分析结果表明，在最佳合成条件下PACC中Al13是优势铝形态，Al13形态可能主要以聚集体形式存在，Al13聚集体的大小与陈化时间和总铝浓度成正比关系。 深入的研究了铝盐混凝剂中铝形态影响混凝效能的机制，初步揭示了Al13含量与混凝效能的关系。混凝实验证明，铝盐混凝剂的混凝效能与混凝过程中的Al13含量成正比例关系，Al13形态是PACl中的最有效成分。在铝盐混凝中，调节pH值到6～7之间可以优化混凝过程中的铝形态分布从而达到提高混凝效能的目的，在此过程中使用传统铝盐的效果较好。 评价了PACC在模拟地表水和实际生活污水中的混凝与消毒效能，进一步探明了PACC的水处理效能。结果表明，PACC 中的活性氯在水中有机物浓度相对较低(2 mg/L)或硬度较高(278 mg CaCO3/L)时有利于发挥助凝作用，在酸性环境中对聚合铝混凝的影响较大，并对水中的细菌和粪大肠杆菌有很好的杀灭作用。处理生活污水时，PACC一种新型双效水处理药剂可以同时达到较好的混凝和消毒效能。 在小试研究的基础上，发明了间歇式和连续式PACC中试电解制备系统。间歇式电解制备系统采用大电流低电压工作方式，实现低能耗高强度生产的目的，并通过提高电解液整体循环速度以确保生成高含量的Al13形态。粗制PACl(Al2O3含量为10.45%)经电解加工后，其盐基度从40.78%提高到70.11％，Alb含量由27.4％提高到58.3％，产品PACC中活性氯含量为569.25 mg/L。与E-PACl相比，PACC具有较低的制备成本（约降低25～45％）。连续式电解制备系统可以实现PACC现场制备现场投加，电解过程中主要以加氯为主要目的，所得PACC可将水处理中预氧化和混凝单元合二为一。本研究建立了中试工艺参数系统，完成了PACC生产应用所必需的前期技术准备。 |
| 学科主题 | 水处理工程 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-05-20 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/114]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 胡承志. 富含Al13与活性氯絮凝剂的电解制备及性能研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2006. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。