【正文】 反復(fù)檢測(cè)到我們研制的兩性絮凝劑的吸附量總是大 于陽(yáng)離子型絮凝劑吸附量的現(xiàn)象。但是，在形態(tài)、聚合度及相應(yīng)的凝聚 絮凝效果方面，無(wú)機(jī)高分子絮凝劑仍處于傳統(tǒng)金屬鹽絮凝劑與有機(jī)絮凝劑之間。有關(guān)聚合鐵水溶液的研究表明， Fe(Ⅲ )具有強(qiáng)烈的水解傾向，其配位水分子可以連續(xù)離解失去質(zhì)子而轉(zhuǎn) 化為結(jié)構(gòu)羥基，從而生成多種可能的單體形式。 本論文的預(yù)期目標(biāo)是：生產(chǎn)出來(lái)的 PAC 符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)； PAC 的絮凝效果不比市面上的差； PAC 和 PAM 復(fù)合使用后絮凝效果有很大的提升。 第 13 頁(yè) 共 45 頁(yè) （ 4）測(cè)驗(yàn)聚合氯化鋁的復(fù)配物對(duì)印染廢水的處理效果（濁度、色度 、 絮凝效果 以及最佳絮凝條件的確定 等） 該項(xiàng)目由另一位同學(xué)做，在此不在贅述。 堿法生產(chǎn)由于工藝復(fù)雜、投資大、成本高 ,而且用堿量大 ,需大量鹽酸中和至 pH 為 4～5 ,應(yīng)用受到一定限制。 若以結(jié)晶氯化鋁為原料 ,也可采用沸騰熱解法制得固體 PAC ,結(jié)晶氯化鋁在一定溫度下熱解 ,分解出氯化氫和水 ,聚合變成粉狀產(chǎn)物 ,即 PAC (熟料 ) ,將熟料加一定量水?dāng)嚢?,在較短時(shí)間內(nèi)固化成樹(shù)脂性產(chǎn)物 ,經(jīng)干燥、粉碎即可得固體 PAC 產(chǎn)品。即采用過(guò)量氫氧化鋁凝膠與鹽酸在 150～ 180℃和 MPa 下制得液體 PAC,經(jīng)濃縮、烘干 ,即得固體 PAC產(chǎn)品。 礦物原料生產(chǎn)法 礦物原料生產(chǎn)法的研究和應(yīng)用最多的是鋁礦、粘土原料法。 2HO) 或其他含鋁礦物難溶于酸 ,可采用堿法制備 PAC,用碳酸鈉、 石灰與礦物固相燒結(jié)反應(yīng)或氫氧化鈉與礦粉液相反應(yīng) ,制得鋁酸鈉 ,再分解制得凝膠氫氧化鋁 ,用凝膠法制得 PAC。 2SiO (紅柱石 ) 形式存在 ,而不以活性γ 23AlO 形式存在 ,因此 ,很難用酸直接溶解出來(lái)。 (3) 原電池法新工藝制備 PAC 該工藝是鋁灰酸溶一步法的改進(jìn)工藝 ,根據(jù)電化學(xué)原理 ,金屬鋁與鹽酸反應(yīng)可組成原 第 18 頁(yè) 共 45 頁(yè) 電池 ,在圓桶形反應(yīng)室的底部置入用銅或不銹鋼等制成 的金屬篩網(wǎng)作為陰極 ,倒入的鋁屑作為陽(yáng)極 ,加入鹽酸進(jìn)行反應(yīng) ,最終制得 PAC。 表 PAC 主要 的 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 指標(biāo)名稱 指標(biāo) 飲用水處理用 非飲用水處理用 液體 固體 液體 固體 優(yōu)等品 一等品 優(yōu)等品 一等品 一等品 合格品 一等品 合格品 相對(duì)密度(20℃ ）≥ —— —— —— —— 氧化鋁 第 19 頁(yè) 共 45 頁(yè) （ Al2O3）， % ≥ 鹽基度， % ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ 水不溶物量， % ≤ PH（ 1%的水溶液） ～ 分析方法 1 氧化鋁 (Al2O3)含量的測(cè)定 在試樣中加酸使試樣解聚。 加入 10mL 氟化鉀溶液 ，加熱至微沸。 （ 2） 分析步驟 稱取約 液體試樣或約 固體試樣，精確到 。 （ 4） 允許差 取平行測(cè)定結(jié)果的算術(shù)平均值作為測(cè)定結(jié)果，平行測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值不大于%。 （ 3） 分析結(jié)果的表述 以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示的水不溶物含量 (x3)按式 (3)計(jì)算： x3 = m1m2/m 100 (3) 式中： m1—— 濾紙和濾渣的質(zhì)量， g； m2—— 濾紙的質(zhì)量， g； m—— 試料的質(zhì)量， g； （ 4） 允許差 取平行測(cè)定結(jié)果的算術(shù)平均值作為測(cè)定結(jié)果。 名稱 型號(hào) 名稱 型號(hào) 可編程絮凝攪拌器 TA61 電子天平 JA1003 光電濁度儀 WGZ100 酸度計(jì) PHS— 3C 第 22 頁(yè) 共 45 頁(yè) 第 3 章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 PAC 制備 聚合氯化鋁 的生產(chǎn)及 制備工藝參數(shù)的優(yōu)化 水解法， 以 結(jié)晶氯化鋁 為原料制備PAC。 水中不溶解物測(cè)定01231 2 3 4 5 6 7組號(hào)/gm1/gm2/gm/gx3/% 圖 水中不溶物測(cè)定 氧化鋁 (AI2O3)含量（ 1x ）的測(cè)定 見(jiàn)表 。 濁度的 測(cè)定：使用的的光 電 濁度儀，使用的是 純 水與高嶺土配制的廢水， 純 水 的濁度為 0。 2 號(hào) PAC 各組實(shí)驗(yàn)的 最佳 去濁率 編號(hào) 1 2 3 4 最佳 去濁率 % 第 29 頁(yè) 共 45 頁(yè) 2號(hào)PAC各組實(shí)驗(yàn)的最佳去濁率0204060801001 2 3 4編號(hào)最佳去濁率%系列1系列2系列3 圖 2 號(hào) PAC 各組實(shí)驗(yàn)的 最佳 去濁率 柱狀圖 3 號(hào) PAC 的絮凝實(shí)驗(yàn) 見(jiàn)表 、 、 。 表 6 號(hào) PAC 各組實(shí)驗(yàn)的最佳去濁率 編號(hào) 1 2 3 4 5 最佳去濁率 % 第 35 頁(yè) 共 45 頁(yè) 6號(hào)PAC各組實(shí)驗(yàn)的最佳去濁率0204060801001 2 3 4 5編號(hào)最佳去濁率%系列1系列2系列3 圖 6 號(hào) PAC 各組實(shí)驗(yàn)的最佳去濁率 柱狀圖 市售 PAC 的絮凝實(shí)驗(yàn) 見(jiàn)表 、 、 、 。 4 號(hào) PAC 的 各組實(shí)驗(yàn)的最佳去濁率 編號(hào) 1 2 3 最佳去濁率 % 4號(hào)PAC的各組實(shí)驗(yàn)的最佳去濁率0204060801001 2 3編號(hào)最佳去濁率%系列1系列2系列3 圖 4 號(hào) PAC 的各組實(shí)驗(yàn)的最佳去濁率 5 號(hào) PAC 的絮凝實(shí)驗(yàn) 見(jiàn)表 、 、 、 。 實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)須計(jì)算成最佳去濁率，下面是其計(jì)算公式： 序號(hào) 氧化鋁含量 /（ %） 鹽基度 /（ %） PH x3/% 1 2 3 4 5 6 第 26 頁(yè) 共 45 頁(yè) 最佳去濁率 =（原始濁度 — 純水濁度 — 上清液濁度） /（ 原始濁度 — 純水濁度 ） 1 號(hào) PAC 絮凝實(shí)驗(yàn) 見(jiàn)表 、 、 、 、 。 鹽基度的測(cè)定051015202530351 2 3 4 5 6 7組號(hào)c/mol/Lm/gv/mlv0/mlx1x2 圖 鹽基度的測(cè)定 第 25 頁(yè) 共 45 頁(yè) 6 組 PAC 的 氧化鋁 含量、鹽基度和 PH 值和不溶物含量見(jiàn)表 。 6組PAC的制備影響因素0204060801001201401601 2 3 4 5 6 7組號(hào)序號(hào)H2O/ml反應(yīng)溫度/℃ 圖 6 組 PAC 制備的影響因素柱狀圖 326/Alcl H O g? 第 23 頁(yè) 共 45 頁(yè) PAC 的性能 根據(jù)表 的安排，制備了 6 批次的 PAC，測(cè)定的各項(xiàng)性能指標(biāo)見(jiàn)表 。 用 pH 為 及 的 為 標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行酸度計(jì)定位。置于 1000mL 燒杯中，加入 500mL水，充分?jǐn)嚢瑁乖嚇幼畲笙薅热芙?。加?25mL 氟化鉀溶液，搖勻。記錄第二次滴定消耗的氯化鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積 (V)。 （ 1） 分析步驟 稱取 ～ 液體試樣或 ～ 固體試樣，精確至 ，加水溶解，全部移入500mL 容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。稱取一定量的結(jié)晶氯化鋁，分別加入不同的蒸餾水，在 100攝氏度水浴上加熱到水分蒸發(fā)完全成固體時(shí)停止水浴加熱，稱重，置于干燥器內(nèi)貯存。為使酸溶后 3AlCl 聚合成 PAC,該技術(shù)一改傳統(tǒng)濃縮后再熱解或加入 3Al (OH) 再聚合的方法 ,直接利用微波能熱解 ,簡(jiǎn)化了工藝流程 ,縮短了熱解時(shí)間 ,制得的 PAC聚合度高。 26HO ) (鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0 005%),達(dá)到一級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)。 (1) 以鋁土礦、粘土礦為原料的制造方法 以粘土礦和鋁土礦為原料制備 PAC 的生產(chǎn)方法較復(fù)雜 ,由于這些礦物 中的鋁一般不能被酸溶出 ,必須經(jīng)一系列加工處理之后才能使鋁溶出 ,按鋁的溶出方式可分為酸法和堿法。 第 16 頁(yè) 共 45 頁(yè) (3) 氫氧化鋁酸溶一步法 近年來(lái) ,白文科等開(kāi)發(fā)了一步酸溶工藝 , 將 20 %鹽酸與氫氧化鋁按質(zhì)量比 應(yīng)器 ,同時(shí)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5. 8 %的硫酸作助溶劑 ,攪拌、升溫至 80～ 90℃ ,保持體系壓力在0. 2 MPa 左右 ,反應(yīng) h,此時(shí)大部分固體氫氧化鋁溶解 ,以氨水調(diào)節(jié)體系 pH 至 3. 5 ,得黃色透明液體 ,經(jīng)降溫、過(guò)濾得產(chǎn)品。分解反應(yīng)也可利用碳酸氫鈉代替二氧化碳。 鋁鹽化合物生產(chǎn)法 鋁鹽化合物 3AlCl 、 2 4 3()Al SO 等可采用強(qiáng)堿直接堿化 ,使鋁鹽水解和聚合制得 PAC。 酸法是將含鋁原料溶解于鹽酸中 ,經(jīng)反應(yīng)加水 ,水解過(guò)濾 ,除去鋁渣 (可循環(huán)使用 ) ,在一定溫度下聚合一定時(shí)間 , 不斷測(cè)其鹽基度至合格 , 得液體產(chǎn)品。要求達(dá)到或者超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。以水處理為例 ,絮凝能有效脫除 80%～ 95%的懸浮物質(zhì)和65%～ 95%的膠體物質(zhì) ,可有效降低水中 COD；絮凝對(duì)除去水中的細(xì)菌、病毒效果穩(wěn)定 ,通過(guò)絮凝凈化 ,一般能把水中 90%以上的微生物與病毒一并轉(zhuǎn)入污泥 ,使處理水的進(jìn)一步消毒、殺菌變得比較容易。但是，目前對(duì)提高兩性絮凝劑吸附性能的研究還比較少，對(duì)兩性絮凝劑吸附力（物理吸附 作用力與化學(xué)吸附作用力）和表面吸附狀態(tài)的研究都還有待不斷發(fā)展。無(wú)機(jī)高分子絮凝劑之所以高效的原因，就是在于其預(yù)制過(guò)程中形成具有一定水解穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì)絮凝形態(tài)為主的產(chǎn)物。卷掃作用基本是一種機(jī)械作用，所需絮凝 劑量與原水雜質(zhì)含量成反比。 目前普遍接受的 機(jī)理認(rèn)為，絮凝過(guò)程是幾個(gè)物理化學(xué)過(guò)程共同作用的結(jié)果。無(wú)機(jī)高分子絮凝劑之所以高效的原因，就是在于其預(yù)制過(guò)程中形成具有一定水解穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì)絮凝形態(tài)為主的產(chǎn)物。對(duì)于使用復(fù)合絮凝劑處理給水或廢水的工程人員， 了解不同種類藥劑的特征、適應(yīng)性、優(yōu)點(diǎn)和不足也是很重要的。高分子物質(zhì)甲殼素制備殼聚糖，并用殼聚糖、聚合鋁和三氯化鐵制成了高效復(fù)合型絮凝劑 CAF，其凈水效果優(yōu)于無(wú)機(jī)絮凝劑聚合鋁和三氯化鐵，成本更低。對(duì)微生物絮凝劑，目前的任務(wù)是：尋找價(jià)廉的培養(yǎng)基和控制絮凝劑發(fā)揮作用的最佳條件，對(duì)絮凝劑合成的條件及影響起絮凝活性的因素進(jìn)行深入研究，以符合工業(yè)化生產(chǎn)要求。 各國(guó)對(duì)微生物絮凝劑的研究很多，但多局限于實(shí)驗(yàn)室水平的菌種篩選及其特性的研究。蛋白質(zhì)、纖維素、 DNA 等高分子物質(zhì)。 (1)高效。 我國(guó)對(duì)絮凝、緩蝕等多功能水處理劑的研究始于 80 年代中期。 對(duì)甲殼素進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆肿痈脑?，脫除其乙酰基，得到殼聚糖，它是一種很好的陽(yáng)離子絮凝劑。 曹炳明等人用木薯粉為原料研制的 CS1 型陽(yáng)離子絮凝劑，用于污水處理廠二級(jí)污水的處理，可縮短泥水分離的絮凝沉降過(guò)程，提高出水水質(zhì)，對(duì)污泥脫水具有良好的促進(jìn)作用。由于這類絮凝劑存在著一定量的殘余單體丙烯酰胺，不可避免地帶來(lái)毒性，因而使其應(yīng)用受到了限制。 我國(guó)在無(wú)機(jī)絮凝劑方面的 研究在 60 年代幾乎與日本同時(shí)起步。6H2O 和硫酸亞鐵水合物 FeSO4按化學(xué)成 分絮凝劑可分為金屬鹽類和高分子絮凝劑兩大類。到八十年代末，日、美等國(guó)相繼出現(xiàn)了以鋁鹽、鐵鹽為主要成分的復(fù)合型凈水劑，我國(guó)也于九十年代初研制成功，TS 系列無(wú)機(jī)復(fù)合型高效混凝劑是最有代表性的一種。我國(guó)在水處理藥劑的研究及應(yīng)用方面也做了大量的工作。在歐洲 PAC 的應(yīng)用占整個(gè)市政水處理市場(chǎng)的 70 % ,在日本約占 90 %。PAC可用作造紙上膠劑、耐火材料粘接劑、水泥速凝劑、紡織媒染劑。 在 30— 60%為膠狀物 。 第 1 頁(yè) 共 45 頁(yè) 引 言 我國(guó)是水資源短缺和污染比較嚴(yán)重的國(guó)家之一，目前有全國(guó)有 300多個(gè)大中城市缺水，其中 1／ 3城市嚴(yán)重缺水，已造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)環(huán)境問(wèn)題，缺水城市分布將由目前集中在三北 (華北，東北，西北 )地區(qū)及東部沿海城市逐漸向全國(guó)蔓延。 在 60 %以上時(shí)逐漸變?yōu)椴Ａw或樹(shù)脂狀。在醫(yī)藥、制革、化妝品等方面也有應(yīng)用 ,工業(yè)上最大的用途是作水處理絮凝劑 ,具有混凝性能好、絮體大、用量少、效率高、沉淀快、適宜范圍廣等優(yōu)點(diǎn) ,比傳統(tǒng)的絮凝劑成本可節(jié)省 40%以上 ,已成為國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的一種優(yōu)良凈水劑。國(guó)外聚合氯化鋁產(chǎn)品基本為液體產(chǎn)品 ,少數(shù)粉末產(chǎn)品為噴霧干燥法生產(chǎn)。從發(fā)展來(lái)看，最早用于水處理的藥劑有：明礬、 43Al(SO) 、 3AlCl 等，后來(lái)，鐵鹽如 3FeCl 、 2FeCl 也逐漸作為水處理藥劑應(yīng)用于水質(zhì)凈化上。在復(fù)合型混凝劑中，鋁、鐵鹽效能互補(bǔ)，且呈級(jí)數(shù)狀態(tài)疊加；缺點(diǎn)相互彌補(bǔ)：既克服了鐵鹽腐蝕性強(qiáng)，又彌補(bǔ)了鋁鹽絮體輕、沉降速度慢、難以分離的不足。金屬鹽類的品種較少，主要是鋁、鐵鹽及其水解聚合物等低分子鹽類。7H2O 和硫酸鐵。近年來(lái)，研制和應(yīng)用聚合鋁、鐵、硅及各種復(fù)合型絮凝劑成為熱點(diǎn)。 聚二甲基二烯丙基氯化按（