羟基聚合铝凝聚絮凝作用的化学计量研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 伍晓红 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 汤鸿霄 |
| 关键词 | 羟基聚合铝 Al13 凝聚与絮凝 化学计量 DLVO Hydroxyl polymer aluminum coagulation and flocculation stoichiometry DLVO |
| 其他题名 | Stoichiometry of Coagulation and Flocculation by Hydroxyl polymer aluminum |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 羟基聚合铝絮凝剂作为新型的水处理药剂，比传统混凝剂具有很多优点，可以显著提高水 处理效能。本文在综合大量文献资料并结合目前絮凝剂研究现状的基础上，以球形二氧化 硅颗粒物模拟水处理颗粒物群体微界面，分别从界面吸附絮凝过程、絮凝动态过程及絮体 结构变化、絮凝过程颗粒物间的相互作用能变化深入探讨羟基聚合铝絮凝剂的凝聚絮凝作 用机理，同时以传统混凝剂硫酸铝为对比实验研究对象，综合分析了羟基聚合铝絮凝剂的 优点及其化学计量特性，主要研究结论包括以下几点： 1. 在颗粒物凝聚絮凝过程中，羟基聚合铝絮凝剂与硫酸铝的优势作用形态不同。以 Keggin-Al13 为优势形态的羟基聚合铝表现出强电中和/吸附能力，在低投加量下改变颗 粒表面电荷并形成单层吸附模式；以Al(OH)3(am)为主要吸附形态的硫酸铝表现弱电中和 能力，在高投加量下改变颗粒表面电荷并形成多层吸附模式。针对两种絮凝剂的不同 表现，分别应用Langmuir 吸附等温式和Freundlich 吸附等温式描述了二者的界面吸附 行为，高含量Al13 羟基聚合铝絮凝剂投加量与颗粒物表面浓度存着化学计量关系。由 此，二者表现出不同的凝聚絮凝作用机理：羟基聚合铝—强电中和与静电簇混凝；硫 酸铝—及弱电中和与卷扫絮凝。 2. 羟基聚合铝中不同形态 Ala、Alb 和Alc 表现出不同的凝聚絮凝行为。动态絮凝过程结果 表明以Alb 和Alc 形态为主的羟基聚合铝具有很强的颗粒凝聚絮凝能力，其絮体粒径增 长迅速，絮体结构紧密。因含有高正电荷Keggin-Al13 及其尺度更大的聚集体，羟基聚 合铝不仅具有强电中和及静电簇混凝作用，而且具有一定的架桥絮凝作用。 3. 应用 DLVO 理论可以近似计算不同絮凝剂作用下二氧化硅颗粒间相互作用能的变化。 高正电荷Keggin-Al13 及其他无机聚阳离子在低投加量可迅速改变表面电荷密度而降低 颗粒间静电排斥能，提高颗粒的有效碰撞效率，促进颗粒在第一极小值处凝聚絮凝； 同时加深了第二极小值深度，促进颗粒在第二极小值处絮凝。对于较高Keggin-Al13 含 量的聚合铝而言，颗粒间相互作用能的理论计算结果与絮凝实验结果比较相符，但对 含有其他聚合形态的羟基聚合铝而言，宏观实验现象与理论计算不太相符。在此基础上可进一步扩展适用条件并建立适合于水处理的羟基聚合铝凝聚絮凝理论计算模式。 4. Keggin-Al13 的聚集沉淀过程对羟基聚合铝在水处理过程中的絮凝效能影响较大。具有 一定聚合度和分形结构的Al13 聚集体，[Al13]n，同时具有强电中和能力与架桥絮凝能力。 当聚合度增加时，[Al13]n 逐渐由溶胶-凝胶态聚合物转化为无定形沉淀，相应的凝聚絮 凝作用机理也转变为架桥絮凝与网捕卷扫。溶液pH 值是Al13 聚集沉淀反应的主要控制 条件，羟基聚合铝的絮凝效能与其预制时及现场产生的Al13 聚集体含量及其聚合度有 关。 |
| 学科主题 | 水处理工程 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-05-27 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/217]  |
| 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 | 伍晓红. 羟基聚合铝凝聚絮凝作用的化学计量研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2008. |
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。