2017毕业论文-无机高分子混凝剂—聚硅酸铝铁(psaf)

2017毕业论文-无机高分子混凝剂—聚硅酸铝铁(psaf)2017毕业论文-无机高分子混凝剂—聚硅酸铝铁(psaf)九江学院化学化工学院本科论文摘要本文在总结国内外聚硅酸类混凝剂的研究与发展的基础上，以水玻璃、硫酸铝、硫酸铁为原料，制备无机高分子混凝剂—聚硅酸铝铁(简称PSAF)，并对该混凝剂的混凝除浊效能及对印染废水的脱色效能进行了研究和讨论，从而为聚硅酸类混凝剂的工业化生产和工程应用奠定了基础。本文在酸性条件下制备聚硅酸，优化了聚硅酸的制备工艺条件，系统研究了硅酸的聚合反应过程中pH值、二氧化硅浓度、温度等因素对聚硅酸聚合过程中的影响。采用自制的聚硅酸制备聚硅酸铝铁混凝剂。研究(Al+Fe)/Si摩尔比、Al/Fe摩尔比、搅拌时间、投加量等因素对模拟悬浊水样的除浊效能的影响。实验结果表明：聚硅酸铝铁混凝剂具有优良的混凝除浊效能；在适宜的条件下，对活性染料模拟水样、分散染料模拟水样均有较好的脱色效果，对活性染料模拟水样的脱色率最高可达88.48%，对分散染料模拟水样的脱色率最高可达80.84%，与硫酸铝、三氯化铁、聚硅酸铝、聚硅酸铁相比，聚硅酸铝铁有较好的混凝除浊脱色效能。关键词：聚硅酸，聚硅酸铝铁，印染废水，混凝AbstractTheresearchesrelatedtothedevelopmentofmetal-polysilicatecomplexcoaulantwerereviewed.Thepolysilicatealuminumferric(PSAF)wasprparedbyusingwaterglass,aluminiumsulphate,ferricchlorideasrawmaterials;theviscosityascontrollingparameter.Coagulationpropertywasanalyzedanddiscussedsystematicallyontheturbidityremovalandthedecorizationofdyeingwastewatercontainingreactiveredanddispersebrilliantbluedyes,whichcouldprovidethebasisforPSAF’sindustrialproductionandengineeringapplicationdevelopmentofbeingusedactually.Polymerizedsilicicacidwaspreparedunderacidicconditions.Theprocessesforthepraparationofpolymerizedsilicicacidwereoptimized,andtheviscositywasusedasthekeyindicatorofpolymerizationdegreeofpolymerizedsilicicacid.Theinfluencesoftemperature,pHvalue,SiO2concentration,anddifferentacidifiersontheviscosityweresystematicallyinvestigated.PSAFwithhighefficiencywaspraparedbyusingself-madepolymerizedsilicicacid,andtheprocessesofPSAFwereoptimized.The(Al+Fe)/Simoleratio,Al/Femoleratio,theviscosityofpolymerizedsilicicacid,agingtime,dosage,pHvalueonturbidityremovalanddyedecorizationwerestudied.Theresultshowedthat:PSAFhadexcellentcoagulationpropertyontheturbidityremoval;forthesyntheticreactiveredanddispersebrilliantbluedyewastewater,theuseofPSAFcouldachieve88.48%and80.48%ofdyeremovalefficiencyinappropriateconditions,respectively.PSAFwereevaluatedwithcomparationofdifferentcoagulantssuchasaluminumsulfate,ferricchloride,polysilicatealuminum,polysilicateferric.ThePSAFwasfoundtobemoreefficientonturbidityremovalanddyedecorizationthanthosecoagulants.KeyWords：polymerizedsilicicacid,polysilicate-aluminum-ferric,viscosity,printinganddyeingwastewater,coagulation-2-九江学院化学化工学院本科论文目录摘要1Abstract2引言11绪论21.1文献综述错误！未定义书签。1.1.1微生物絮凝剂的絮凝机理错误！未定义书签。1.1.2培养条件对微生物絮凝剂的影响错误！未定义书签。1.1.3絮凝条件对微生物絮凝剂的影响错误！未定义书签。1.1.4微生物絮凝剂应用错误！未定义书签。1.2微生物的研究现状21.3项目背景及研究意义51.4本论文研究目标和内容61.4.1制备及筛选微生物絮凝剂产生菌错误！未定义书签。1.4.2通过实验确定产絮凝剂微生物的最优培养条件错误！未定义书签。2实验材料与方法72.1实验材料错误！未定义书签。2.1.1菌种来源错误！未定义书签。2.1.2实验仪器、药品及培养基72.2分析方法72.2.1土壤样品的采集及预处理错误！未定义书签。2.2.2富集培养错误！未定义书签。2.2.3菌种的分离与纯化错误！未定义书签。2.2.4微生物絮凝剂的筛选实验132.2.5培养条件的优化实验142.2.6结果与分析273微生物絮凝集剂的应用研究283.1对活性污泥的处理效果283.1.1不同发酵液的量对活性污泥的处理效果283.1.2不同的絮凝时间对除浊效果的影响303.2结果与分析324微生物的鉴定实验334.1各种鉴定培养基的制备334.2微生物的生理特性的测定334.2.1革兰氏染色334.2.2电子显微镜的观察334.2.3微生物需氧性的测定334.2.4微生物固氮能力的测定344.3微生物的生化特性的测定344.3.1甲基红实验344.3.2接触酶实验344.3.3明胶化实验344.3.4纤维素分解实验344.3.5水解淀粉实验344.3.6产硫化氢实验354.3.7糖发酵实验354.4鉴定结果35结论37参考文献38研究成果40致谢41-2-九江学院化学化工学院本科论文引言水是人类赖以生存的的物质基础，是宝贵的自然资源，随着国民经济的高速发展，工业化和城市化步伐的加快，用水量急剧增加。水资源危机问题已成为制约我国经济和社会发展的重要因素，而水体污染破坏了水资源是造成水资源危机的重要原因。目前，我国七大水系中有近一半河段污染严重，86%的城市河段水质普遍超标。水环境污染造成饮用水水源水质下降，使得传统给水处理工艺已经很难满足现代水质指标的要求。国家科技局“十一五”科技规划中特别指出:“要加强水的物理化学处理和新材料、新药剂的开发”。在给水处理中不可缺少的前置单元操作技术是絮凝技术，絮凝技术也是给水处理中最普遍、最重要的单元过程之一，它决定着整个水处理的工艺流程、出水水质和成本费用。而决定絮凝效果的关键在于絮凝剂的品质。因此，开发新型絮凝剂已经成为水处理领域一个重大而迫切的课题。我们致力于聚合硅酸硫酸铝铁絮凝剂的制备及性能机理研究主要是考虑到:l.聚硅酸是由水玻璃活化而来，其原料来源广、成本低、无毒性、吸附能力强，长期以来在水处理中一直作为助凝剂使用，但聚硅酸易凝胶而不能长期保存;2.铝盐絮凝剂水解速度慢，电中和能力强，絮体大，除浊、脱色性能好，但其絮体沉降速度慢，出水残余铝含量高;3.铁盐絮凝剂原料价廉易得，絮体沉淀速度快，无残留毒性等，但水解聚合反应速度快不易控制。所以依据协同增效原理将三者结合起来，聚硅酸的加入提高了絮凝剂的分子量，铝盐、铁盐的加入延长了聚硅酸凝胶时间，增强了产品的稳定性，从而发挥了各自的优点，克服了各自的缺点。所以三者的结合将有助于提高药剂的絮凝能力、降低制水成本、减少处理后出水的剩余铝含量。本论文在进一步完善聚合硅酸硫酸铝铁絮凝剂制备工艺的基础上，重点开展聚合硅酸硫酸铝铁的絮凝性能、结构形貌、铝铁的分布形态、铝铁水解一聚合过程及絮凝机理的研究。本研究将为聚硅酸金属盐类絮凝剂的开发和应用奠定一定的理论基础和试验基础。1绪论1.1无机高分子絮凝剂的研究历史与现状无机高分子絮凝剂(Ino嗯anicpolymericFlocculant，简称IpF)是20世纪60年后期发展起来的新型絮凝剂。由于这类药剂比传统药剂具有适应性强，无毒，并可成倍提高净水效能的特性，因而在近年得到了迅速发展和广泛的应用，并已逐步发展成为水处理絮凝过程的主流药剂。目前，在日本、俄罗斯、西欧、中国都已有相当规模的生产和应用。PIF的发展主要归纳为两个方面:一是在铝盐、铁盐的制备过程中引入一种或多种阴离子，在一定程度上改变聚合物的组成和结构，研制出新型絮凝剂;二是依据协同增效原理将铝盐、铁盐与一种或多种化合物复合共聚，制成新型絮凝剂[]l。在我国已逐步形成铝系、铁系、铝铁复合型无机高分子絮凝剂[2]，并有广泛的应用。1.1.1铝系无机高分子絮凝剂自20世纪初，在美国、德国、前苏联、日本等国就陆续有化学家研究铝的碱式盐，不少人在实验室用各种方法制造了碱式铝盐，研究了它们的组成和特性，先后提出了“碱式铝”、“轻基铝”、“络合铝”、“氧化铝溶胶”等名称，并发现这些制品比普通铝盐有更高的絮凝能力。0.Lnagkpo等人于1910年介绍了碱式硫酸铝的一些实验室制备方法，GH.Baliy等人于1920年介绍了用金属铝和盐酸制备碱式氯化铝的方法，同时在给水处理方面也逐步发展了铝盐溶液形态研究。在美国，医药、化妆品、高级柔皮等方面很早就应用了聚合铝类产品，1965年的生产量就达数万吨，但在七十年代才应用于水处理领域中。在日本，前田捻提出了几种碱式铝盐的工业制造流程，并用小批量制品进行了半生产试验，肯定了其优良的絮凝性能，同时也逐步实现了产品的工业化和商品化，八十年代，聚合铝在日本的生产和应用达到鼎盛时期[3]。我国是20世纪60年代开始研究聚合铝的，1964年和1969年先后进行了“碱式络合铝”和“轻基氯化铝”的初步试验研究。此后，许多学者开展了碱式氯化铝及聚合铝的研制工作，并对其絮凝机理开展一定的探索研究。70年代许多国家已把聚合铝当作一种重要的无机混凝剂，并对其性能给予肯定的评价，逐步取代了氯化铝、硫酸铝等传统的铝盐混凝剂。80年代以后聚合铝在我国得到普遍的应用。1990年，胡勇有、王占生、汤鸿霄等人将该类研究推广到三价共存阴离子增聚聚合铝，在阴离子对铝盐水解一聚合的作用机理以及该类聚合铝制备和应用方面取得了一系列的成果[4]。1998年，高宝玉等人系统研究了聚硅酸对APC的影响，研制出了聚合硅酸氯化铝(APSC)[5]。因此，八十年代后期聚合铝类絮凝剂的研究是以复合型聚合铝为标志的。1.1.2铁系无机高分子絮凝剂铁盐和铝盐都是传统无机盐类絮凝剂，二者具有相似的水解一聚合行为，在聚合铝的启发下，世界上许多学者开始对聚合铁絮凝剂的研究。对铁盐水解过程的研究表明铁离子的稳定溶胶也能通过加碱方式制备险8]。首先研究开发成功的是聚合硫酸铁(PFS)，其第一个专利是由日本三上八州家等人于1974年申请的[9]，20世纪80年代