【導讀】2O世紀7O年代初年廢水排放量為t，8O年代初為t，90年代初為t，長占總河長的比例達58%；200O年以后水質(zhì)急劇惡化，2OO3年超標河長達%。年黃河流域水資源質(zhì)量公報》顯示：干流32個監(jiān)測斷面中，%的斷面水質(zhì)劣于Ⅲ類，成了黃河水體日益嚴重的污染[1]。目前，在大量的科技文獻上，關于絮凝劑的提法和命名尚不統(tǒng)一?；谶@一點，絮凝劑確切的定義為：凡是能使水溶液中的溶質(zhì)、膠體。無機絮凝劑按其分子量的大小，可分為無機低分子絮凝劑和無機。無機低分子絮凝劑價格低、貨源充足、運輸存儲方便，目前在工業(yè)水處。但因其用量大、殘渣多、效果差，故無機絮凝劑的發(fā)展已經(jīng)基本上完。聯(lián)作用，處于亞穩(wěn)定狀態(tài)。聚合鐵是另一新型無機絮凝劑，絮凝機理與聚合鋁類似。近年來，復合絮凝劑的研制成為熱點。無機復合絮凝劑成分較多，主要原料有鋁鹽、鐵鹽。有機無機復合絮凝劑因品種多樣和性能多元化而占主導地位。

　　

【正文】 5055606570750 5 10 15 20 25 30投加量（m g ）去除率（%）蘭州交通大學畢業(yè)論文 31 圖 不同的絮凝劑投 加 量下的 鎳 離子去除率 實驗得出鎳離子的去除率為 %。 40455055606570750 5 10 15 20 25 30投加量（mg）去除率（%）蘭州交通大學畢業(yè)論文 32 4 實驗結(jié)果與討論 1物料的反應濃度的影響 [28] 從實驗數(shù)據(jù)可知 ,SiO2含量為 %的硅酸鈉溶液作為反應的物料最佳 ， 此時 除色率=%，除濁率 =%， 除磷率 =%， COD 去除率 =%,并且 有足夠的加料時間 ,聚硅酸聚合程度較好 ,可達到較大的粘度 ,且凝膠時間適宜 ,同時因為 Si 的含量較高 ,得到的產(chǎn)品絮凝效果較好。 2 Si/Fe的摩爾比對 絮凝效果 的影響 作為復合型混凝劑 ,金屬鹽與聚硅酸的相對含量直接影響其混凝性能 ,Fe3+含量對PFSS的 混凝效果有明顯影響 含量過多或過少都不利于 PFSS的混凝效果。 當聚硅酸溶液中含鐵離子較少時 ,PFSS的電荷中和能力較弱 ,所以混凝效果也不好 ,當聚硅酸溶液中含有過多的鐵離子時 ,不利于 PFSS對膠粒的吸附架橋作用 ,因而混凝效果降低。 只有鐵離子適量時具有良好的混 凝效果，實驗證明當 Si/Fe的摩爾比 為 1:1時 效果最佳 ， 此時 除色率=%，除濁率 =%， 除磷率 =%， COD去除率 =%。 3 PH 值對 PFSS 穩(wěn)定性的影響 制取 PFSS的聚硅酸 ,當其置于室溫下時 ,聚硅酸將進一步聚合形成膠凝體。聚硅 酸膠凝后不能作為絮凝劑 ,因此 ,一旦制得聚硅酸后就需要阻止其進一步膠凝。 實驗表明 ,當聚硅酸溶液的 pH值接近于中性 ,硅酸膠凝速度很快 ； 當處于較高的堿度或酸度條件下 ,聚硅酸的膠凝時間可稍微延長。 經(jīng)反復試驗 ,保持 pH值等于 2時 ,聚硅酸顯示了令人滿意的膠凝效果 ， 此時 除色率 =%，除濁率 =%， 除磷率 =%， COD去除率 =%。 PFSS絮凝劑儲存時以液體形式存在 ,這種絮凝劑應保持在 強酸 或強堿的情況下貯存， 因為酸度或堿度越高 ， 它的膠凝時間相對減慢。 4 硅酸活化時間 對 絮凝效果 的影響 研究結(jié)果表明 ,硅酸聚合時間為 1h適宜 ,此時反應達到了最佳狀態(tài) ,處理水樣時達到的絮凝效果較好 ， 此時 除色率 =%，除濁率 =%， 除磷率 =%， COD去除率 =%。聚硅酸在反應了 1h后 ,已達到一定聚合度 ,聚合反應較完全 ,可與 Fe3+充分聚合反應。 若聚合時間太短 ,則聚合度不夠 ； 若聚合時間太長 , 聚硅酸粘度過大 ,易引起凝膠 ,影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性及絮凝效果。 5 PFSS 投加量對 絮凝效果 的影響 把 Si/Fe3+=1:1(摩爾比 )的 PFSS樣品投入 500ml黃河水中 進行反復試驗 ,實驗 結(jié)果表明 PFSS投加量達到每升 黃河 水中 Fe3+含量為 40mg時 ,能達到較好水處理效果 ， 此時 除色率蘭州交通大學畢業(yè)論文 33 =%，除濁率 =%， 除磷率 =%， COD去除率 =%。 絮凝劑的用量決定著絮凝劑的經(jīng)濟競爭力 ， PFSS成本低 ,用量少 ,具有經(jīng)濟競爭力且 PFSS形成礬花速度快 ,礬花大而實 ,沉降速度快 。 6 黃河水 PH值對 絮凝效果 的影響 pH值低時 PFSS的 Fe水解受阻 ,對濁水中膠粒的電中和脫穩(wěn)作用下降 ,影響絮凝效果 ；但 pH值上升到 10以上后 ,聚硅酸解離為單體 Si(OH)4， 失去吸附架橋能力 ； 同時 PFSS水解后 Fe的水解產(chǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)?Fe(H2O)3(OH)3或 [Fe(H2O)3(OH)3]1， 失去電中和能力 ,PFSS的除濁率幾乎降至零 。 實驗證明當黃河水 PH值為 10時絮凝效果最佳 ， 此時 除色率 =%，除濁率 =%， 除磷率 = %， COD去除率 =%。 7 攪拌時間對 絮凝效果 的影響 絮凝劑加入水中后，本身的擴散和水力混合作用，使之與水體中的顆粒充分接觸，進而發(fā)生凝聚絮凝反應。實驗時，為了增加顆粒碰撞速率，增加絮凝劑與顆粒的接觸機會，往往要進行機械攪拌，合適的攪拌 強度和時間 可以加速絮凝作用，提高絮凝效果。一般在絮凝劑溶解階段 ，為了加速溶解速度，促進其在水中均勻分散，增加與離子間的接觸，以強烈的攪拌為好；在絮體成長階段，要求緩速攪拌。攪拌時間過短會導致絮凝劑溶解不充分，絮凝劑與固體顆粒不能充分接觸； 攪拌時間過長會將大的顆粒的絮體攪碎，使能夠沉淀的顆粒變成不能沉淀的顆粒。 實驗證明當攪拌時間為 5min時絮凝效果最佳 ，此時 除色率 =%，除濁率 =%，除磷率 =%， COD去除率 =%。 8 實驗結(jié)果 制備聚硅酸硫酸鐵的最佳實驗條件為硅酸 PH= SiO2濃度 =2%、硅酸活化時間 1h、nSi/nFe=1:1；該絮凝 劑對黃河水應用處理的最佳條件為投加量 =40mg/L，黃河水 PH=10，攪拌時間 =5min，靜置時間 =10min。在這些最佳條件下該絮凝劑對黃河水的處理效果為除色率 =%，除濁率 =%，除磷率 =%， COD 去除率 =85%，并且對工業(yè)廢水中錳離子的去除率 =%，鎳離子的去除率 =%。 蘭州交通大學畢業(yè)論文 34 致謝 本論文在導師王九思教授和何兆照 碩士 的悉 心指導 與關懷 下完成的。 導師王九思教授和師姐何兆照在論文的關鍵環(huán)節(jié)給予我支持與幫助，使我受益匪淺，您們的學術(shù)態(tài)度和認真的工作作風使我時刻不忘嚴格要 求自己。 在這里再次向王老師和師姐致以最衷心的感謝和深深的敬意 ! 在這里我還要感謝支持我的朋友們，感謝你們對我的幫助。 致謝人：劉鵬 2021年 6月 4日 蘭州交通大學畢業(yè)論文 35 參考文獻 [1] 孫劍輝 . 黃河水污染的研究進展與防治對策 ,100O2367(2OO8)O6O082O [2] 嚴瑞炫 .水處理劑應用手冊 .北京 :化學工業(yè)出版社， 2021， 4748 [3] Hasegawa T,et 39thannuity [4] 衣守志，石淑蘭，賈青竹，等 .粉煤灰絮凝劑的制備與應用 .中國造紙， 2021， 22（ 4） :5052 [5] 魏春梅 .聚硅酸硫酸鐵絮凝劑制備及其應用，重慶大學碩士學位論文 ,2021年 10月 [6] 楊智寬等 .污染控制化學 .武漢：武漢大學出版社， 1998 [7] Amirtharajah A,Asce M,Tuusler of particles by Turbulent Engeg DivASCE,1986,1121085 [8] AWWA Coagulation Committee Report:Coagulation as An Integrated Water Treatment Water Works Assoc,1989,81(10):7277 [9] Hasse D et patent,4772715A1,1987612:58 [10] patent,1987815:69 [11] 王燕 .高硅聚硅鋁絮凝劑的制備方法 及性能研究 .武漢理工大學碩士學位論文， 2021： 159 [12] 胡弘錕 .聚合氯化鋁鐵的制備及其應用研究 .四川大學碩士學位論文， 2021： 1~47 [13] Hibbit H D, Marcal P V , R ice J R. A finite element formulation for problems of large strain and large disp lacement [J].Int J So lids Struc,1970,6:1069. [14] Daw son P R. V iscoplastic finite element analysis of steady2state forming processes including strain history and stress flux dependence[J].Application of Numerical Method to Forming Processes A SM E,1978,55～ 66 [15] Zienk,iew iczO C, Godbo le P N. F low of plastic and visco plastic so lidswith special reference to extrusion and forming processes[J].Int J Numer Methods in Eng,1974,8:316. [16] Zienk iew iczO C and Gogbole P N. A penalty function app roach to problems of plastic flow of metals with large surface de2formations[J]. J Strain Analysis,1975,10:180. [17] Zienk iew iczO C, J ain P C , Onate E. F low of so lids during forming and extrusion, some aspects of numerical solutions[J].Int J So lids Struc,1978,14:15. [18] Brezzi F,Fortin ixed and Hybrid finite element methods[M]. Berlin, Heidelberg, New York,Sp ringer,1991. [19] Hughes T J finite element method: Linear static and dynamic finite element analysis [M].P rentice2Hall, Engle2wood,Cliffs,NJ,1987 蘭州交通大學畢業(yè)論文 36 [20] 戴安邦 ,江龍 .硅酸及其鹽的研究 .化學學報， 1957， 23： 9098 [21] Her R of colloid silica by Calcium and Effect of Particle Colloid and Interface,1975,53(3):476 [22] Hasegawa T,Go To K,Tambo of metal Polysilicate Sci Tech,1991,23(7):211234 [23] 孔愛平 .聚合氯化鋁鐵與有機高 分子復合絮凝劑的制備及應用研究，蘭州交通大學碩士學位論文， 2021年 [24] 國家環(huán)境監(jiān)測分析方法 .水和廢水監(jiān)測分析方法（第四版） [M],北京：中國環(huán)境科學出版社 .8990,9697,246248 [25] 劉瑩，李兆新，耿霞等 .分光光度法測定海水樣品化學耗氧量的研究 [J].海洋水產(chǎn)研究 .2021,27(5):6267 [26] 李太友，劉瓊玉，徐平 .化學需要量的快速測定方法研究 [J].江漢大學學報 .2021,18(6):2124 [27] 夏德強，王萍，王瑋 .721 分光光度計快讀測定廢水中 COD的方法探討 [J],福建分析測試 .2021,17(4):1417 [28] 徐天有 .聚硅酸硫酸鐵的研究和制備 ,10064303(2021)05051505