【正文】 譜（ FTIR）測試與分析 四種工藝改性濾料的 紅外光譜 （ FTIR） 測試結果見圖 426。 由 圖 可知，改性 1號樣品條 件下 的片狀基體對水的接觸角為 137176。由圖可知，未改性原始濾料表面的玻璃相里包裹著大量的晶體且表面較為粗糙，而經親油改性工藝制得的改性濾料表面較均勻地覆蓋了一層親油 改性劑涂層，此涂層無開裂和裂紋。 表 410 因素水平表 Table 410 List of factor levels 水平 因 素 A（硅油體積分數 /%） B（涂層次數） C(固化溫度 /℃) D (固化時間 /min) 1 10 1 200 10 2 20 2 250 20 3 30 3 300 25 表 411 試驗安排及直觀分析結果 Table411 Experiment arrangement and visual analysis results 行號 \因素 A B C D 油分去除率 /% 1 1（ 10） 1（ 1） 1（ 300） 1（ 10） 2 1（ 10） 2（ 2） 2（ 250） 2（ 20） 3 1（ 10） 3（ 3） 3（ 200） 3（ 25） 4 2（ 20） 1（ 1） 2（ 250） 3（ 25） 5 2（ 20） 2（ 2） 3（ 200） 1（ 10） 6 2（ 20） 3（ 3） 1（ 300） 2（ 20） 7 3（ 30） 1（ 1） 3（ 200） 2（ 20） 8 3（ 30） 2（ 2） 1（ 300） 3（ 25） 9 3（ 30） 3（ 3） 2（ 250） 1（ 10） K1 K2 K3 k1 k2 k3 R (a) (b) (c) (d) 圖 419 正交試驗直觀分析圖 Visual analysis chart of orthogonal experiment 利用 編程進行了正交試驗的方差分析，結果列于表 412。 其中 Ⅳ號處理方法，即 水洗 +酸洗 +水洗 三次清洗方法效果最好，出油率可達 %。 綜上實驗結果分析，確定本研究采用含氫硅油作為濾料的表面改性材料。 （ a） 原始濾料表面 丙基三甲氧基硅烷 (a) 改性前的原始濾料 (b) 含氫硅油改性 含氫硅油 改性前 (b) 202 含氫硅油改性濾料表面 （ c）丙基三甲氧基硅烷改性濾料表面 圖 418 濾料改性前后的 SEM 照片 SEM morphology surface photos of modified and raw filter media 圖 418 為未改性原始濾料與分別用 202 含氫硅油和丙基三甲氧基硅烷兩種改性劑改性的濾料的表面 SEM照片。而經過含氫硅油改性后的片狀基體對水的接觸角為 138176。由圖可見，在波數 2167cm1 處出現的峰對應的是 SiH鍵，它是含氫硅油的特征峰，表明硅油已涂在濾料表面，在波數 1628cm1 處的甲基等親油基團的存在進一步表明親油濾料表面性質已發(fā)生改變。故燒成過程中 700℃ 左右應充分保溫，使CaCO3分解反應充分地進行，形成足夠的氣孔。其中 Ca2Al2SiO7 的含量為 60～65%，其次是 Ca3Fe(SiO4)3，并含有少量的鋁酸鈉等。 綜合污泥質濾料的性能測試和評價 根據以上確定的優(yōu)化工藝參數和條件，制備了綜合污泥質濾料，對樣品進行性能測試和評價。圖 (a)表示 成孔劑煤粉 的添 加量對氣孔率和抗壓碎強度的影響，圖中的實測點分別表示 成孔劑煤粉 的添 加量 為 10%、 20%、 30%、 40%時對應的 顯氣孔率 和抗壓碎強度 ；圖 (b)表示 燒成溫度對氣孔率和抗壓碎強度的影響， 圖中的 實測點分別表示最高燒成溫度為 1130℃ 、 1160℃ 、 1180℃ 時對應的 顯氣孔率 和 抗壓碎強度。相對而言，加煤粉的濾料氣孔多且均勻一些。 燒成溫度對濾料的 Pa、 D 和 抗壓碎強度 的 影響實驗結果如圖 410，實驗中選取的骨料粒徑為 160 目，煤粉的加入量為 20%，成孔劑的級配為 160 目。 因此，選擇較大 顆粒粒徑的成孔劑有利于 氣孔的形成和氣孔率的提升，而對 體積密度和 抗壓碎強度有 略微減小 但 影響不大。 按上式可計算出 ， 當 n=8 時，理論氣孔率為，結合圖 45，三種濾料的氣孔率在 5568%范圍內，說明實驗中選取的骨料顆粒級配對顯氣孔率有一定影響，但不顯著?？梢姡悍凼亲罴殉煽讋?，煤粉加入量對濾料 Pa、 Wa、 D的影響可用線性回歸方程表示為： yPa=+，R2=； ywa=+， R2=； yD=― ， R2=，其中 x 表示成孔劑的添加量。 FTIR 美國 Th ermo Nicollet 公司 產 Ne xus 型付里葉變換紅外光譜儀 接觸角的測定 由于接觸角的測定要求在平面上進行，因此以生產多孔濾料相同配方及相同制備工藝，制備了直徑為 3cm 的片狀基體（ 20kN 壓力）。 SEM 日本產 JSM 5610LV 鎢燈絲 型掃描電子顯微鏡 加速電壓 ～ 30kV ， 分辨率 低真空，放大倍率 18 ～ 30 萬倍，傾斜 10 ～90 176。多孔濾料的除油性能通過進出水 油份含量進行評價，按 GB/T 16488—1996（ 紅外分光光度法 ）測定水中油類物質和動植物油 含量。 ， 最后 選取兩種主要因素的兩個不同水平（共 4種改性濾料，分別用 1號 、 2號 、 3號 、 4號 表示）進行對照試驗，再進行實驗結果的的方差分析，并通過性能測試評價其改性后的效果 。 （ 2） 制備方法 污泥 質多孔濾料的制備工藝 如 圖 43， 按實驗配方設計配制，進行 球磨粉碎、過篩、粒度調整、造粒、陳腐、成球、干燥、最后進行燒成， 燒成溫度 設計 曲線見圖 44，最高溫度分別 按 1080℃ 、 1120℃ 、 1130℃ 、 1160℃ 、 1180℃ 設置，最高燒成溫度保溫 時間均為 120min。 儀器設備 儀器 精密 pH 試紙；中國 金壇市科興儀器廠 生產的 681 型磁力加熱攪拌器；中國上海精密儀器儀表有限公司 生產的 DDS11C 型電導率儀；美國 Thermo Nicollet 公司 生產的 Nexus 型付里葉變換紅外光譜儀；日本理學電機株 式會社 生產的 D/maxⅢ 型轉靶 X 射線衍射儀；日本理學電機株式會社 生產的 JSM5610LV 型掃描電鏡；中國吉林北光分析儀器廠 生產的JDS109U 型紅外分光測油儀 ； 德國 Netzsch 公司 生產的 STA49C 型綜合熱分析儀 ；球磨機（ 安陽德林球磨機 廠），電子溫控窯爐（ 湖北華夏窯爐工業(yè)集團總公司 ）。 其化學成分 見 表 42。 4．鋼鐵工業(yè)綜合廢水處理污泥資源化利用技術研究 前言 目前，鋼鐵工業(yè)綜合廢水處理過程中產生的綜合污泥必須用汽車送去填埋、既增加運輸和處置費用、又會造成二次環(huán)境污染，為使其資源化利用，本項 研究以武鋼北湖綜合廢水處理廠的綜合污泥為主要原料，通過對成孔劑的篩選、燒結制備工藝的優(yōu)化、表面親油改性、各種性能測試等系列研究，研制出一種新型高性能的親油陶瓷濾料，為鋼鐵工業(yè)綜合污泥資源化利用提供了新途徑。 3 研究內容 1） 對目前武鋼熱軋車間高線水站含油廢水深度過濾處理系統中的循環(huán)利用進出水進行全面的水質分析，對油份濃度的化學組成成分以及油滴的表面荷電特性進行系統分析，為廢水中油份物質及其他有機物質的去除提供理論依據； 2） 利用工業(yè)廢料 — 武鋼 某冶金工業(yè)綜合廢水回收利用處理廠 污泥（以下簡稱武鋼綜合污泥） 制備出 表面具有極小的微孔隙和很大的比表面積和表面能的濾料，并進行性能的測試和評價；并選擇親油性涂層進行表面改性，確定最優(yōu)改性條件，以充分發(fā)揮改性濾料的除油功能，在此基礎上，評價其在長期運行中的耐酸、耐堿、耐腐和耐磨性，為含油廢水的深度凈化處理提供良好和穩(wěn)固的保障。 2 課題目標 本課題的研究目標是根據“點源治理和綜合治理相結合”的原則，針對 武鋼 熱軋、高線廢水處理循環(huán)利用回水含油量普遍超高這一技術難題 ， 以 武鋼某冶金工業(yè)綜合廢水回收利用處理廠 的污泥為主要原料， 通過對原材料以及經過高溫燒結后的多孔濾料制備與性能評價、對濾料進行親油性表面改性、實驗室除油除濁對照試驗、中試裝置和生產性裝置的開發(fā)等一系列研究工 作，提出了基于親油性改性多孔濾料的串級連續(xù)流精細過濾除油工藝，確定其在實際應用中的最佳運行參數，并將其應用到鋼鐵企業(yè)的含油廢水處理中，在探尋一種簡便、經濟的冶金工業(yè)濁環(huán)水含油廢水回用處理的新方法及新工藝的同時，實現冶金工業(yè)綜合廢水處理污泥資源化的合理利用，以期取得良好的社會和經濟效益。選取武鋼熱軋車間高線水站的實際廢水，利用這套中試裝置并結合對實際過濾罐的改造，著重研究濾料級配、濾層厚度和濾速對除油效果，以及反沖洗條件對改性濾料再生效果的影響。 其它 骨料和成孔劑 在本研究中，除 采用 武鋼北湖 綜合廢水處理廠產生的綜合污泥為主要骨料外，還采用武鋼自備電廠產生的 粉煤灰、煤矸石為 骨 料，選擇煤粉、鋸末、 可溶淀粉作 為成孔劑 進行對照實驗 。 OCH3 OCH3 OCH3 CH3CH2CH2 Si (a)丙基三 甲氧基硅烷 CH3 O H CH3 Si CH3 O H n CH3 CH3 H Si (b) 含氫硅油 圖 41 丙基三甲氧基硅烷和含氫硅油 的結構式 Structure formation of WD10 and 202 其它 藥劑 改性劑 高含氫硅油（ 202）、丙基三甲氧基硅烷（ WD10）由 佛山德爾雅硅材料有限公司提供， 乙醇、甲醇、 10%（ wt%）的醋 酸、 1%（ wt%）氫氧化鈉溶液 由國藥集團化學試劑有限公司提供。 表 43 不同成孔劑加入量的配方設計 Table 43 Batch positions of different poreforming agents at different addition 樣本號 綜合污泥（ %） 煤矸石（ %） 粉煤灰（ %） 成孔劑種類 加入量（ %） 1 50 30 20 2 46 27 17 煤粉 10 3 42 24 14 煤粉 20 4 38 21 11 煤粉 30 5 34 18 8 煤粉 40 6 44 27 24 鋸末 5 7 42 25 23 鋸末 10 8 40 23 22 鋸末 15 9 38 21 21 鋸末 20 10 42 27 21 可溶淀粉 10 11 38 24 18 可溶淀粉 20 12 34 21 15 可溶淀粉 30 表 44 骨料顆粒級配的配方設計 Table 44 Formula design of graded aggregate 樣本號 綜合污泥（ %） 煤矸石（ %） 粉煤灰（ %） 粒度（目） 13 50 30 20 180 14 50 30 20 100～ 180 表 45 成孔劑顆粒級配的配方設計 Table 45 Formula design of graded particle on poreforming agent 樣本號 綜合污泥（ %） 煤矸石（ %） 粉煤灰（ %） 成孔劑種類 加入量（ %） 成孔劑粒度（目） 15 42 24 14 煤粉 20 40～ 80 16 42 24 14 煤粉 20 80～ 160 17 42 24 14 煤粉 20 大于 160 通過對照實驗，研究確定：成孔劑的種類；成孔劑 加入量 （由 1040%范圍內選定）、骨料顆粒級配、成孔劑顆粒級配 對 Pa、 Wa、 D 的影響 ； 探討 以上各種影響因素 對 濾料物化性質 的調控機理 。 2）固化工藝優(yōu)化的正交試驗 選擇硅油體積分數、涂層次數、固化溫度和固化時間 作 為固化工藝的影響因素，以 L934正交表安排試驗， 進行 因素水平表 設計、 直觀 結果 分析 、方差分析。具體測試方法見表 46。75mm ，試驗溫度為常溫。 XRD 日本產 D/max A 型轉靶 X 射線衍射（ X ray diffraction ， XRD ） 儀 Cu 靶，掃描形式 ： 步進掃描，步長 0. 02 度，工作電壓 40 kV ， 工作電流