改性凹土助凝聚硅酸铝铁除藻性能的研究(附件)
随着经济的快速发展，污水排放量增加，排放的水体中含有大量的N、P等营养元素造成藻类迅速繁殖，导致受纳水体富营养化严重。所以有效的除藻方法对解决水体的富营养化有重大意义。本课题以实际水样为研究对象，采用共聚法制备出聚硅酸铝铁，用酸化法对凹土进行改性，采用扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱两种方式对混凝剂及改性后的凹土进行表征。另外还考察了PSAF联合改性凹土混凝去除水体中藻类和浊度的效果，并探讨了PSAF单独投加、PSAF与凹土的质量比、初始pH、不同投加顺序以及沉降时间对除藻和除浊的影响。结果表明PSAF混凝除藻的投加量为60 mg/L、pH值为8.00，改性凹凸棒土联合PSAF的配比为1:1，在此条件下的除藻率为72.41%，降浊率为89.73%。实验结果表明改性凹土作为助凝剂对PSAF除藻除浊有很明显的效果，且PSAF混凝剂在处理含藻水的过程中既安全又有效，有很好的发展前景。关键词 凹凸棒土，聚硅酸铝铁，除藻，混凝
目 录
1 绪论 1
1.1 藻类的危害及去除方法 1
1.2 混凝剂概述 2
1.3 凹土及其改性方法 5
1.4 课题研究内容及意义 6
2 聚硅酸铝铁混凝剂的制备与表征7
2.1 实验仪器与药品 7
2.2 聚硅酸铝铁混凝剂的制备 8
2.3 硅酸铝铁混凝剂的表征 9
2.4 结果与讨论 9
3 聚硅酸铝铁混凝剂强化混凝性能的研究 12
3.1 实验仪器与药品12
3.2 聚硅酸铝铁混凝剂除藻降浊的方法 14
3.3 模拟水样与实际水样除藻降浊的比较 14
3.4 聚硅酸铝铁混凝剂的投加量对除藻降浊效果的影响 15
3.5 质量比对除藻降浊效果的影响 16
3.6 初始pH对除藻降浊效果的影响 17
3.7 不同投加顺序对除藻降浊效果的影响18
3.8 沉降时间对除藻降浊效果的影响 19
3.9 本章小结 20
结论 21
致谢 23
参考文献 24
1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
绪论
随着工农业的飞速发展，许多氮、磷等营养物质进入湖泊，造成藻类大量繁殖和水体富营养化[1]。藻类是水体发生富营养化的直接原因，藻类的生长速度直接决定着水体的水质状态。水体一旦发生富营养化会导致正常的生态平衡遭到破坏，使得藻类增殖过多分泌大量生物毒素。这会使水生生物受到威胁，而且会让蓝、绿藻大量繁殖，造成水体颜色变深，透明度下降，产生恶臭味，污染环境，削减了水体在生态系统中的重要功能，人体健康也受到威胁，影响人们生活[2]。因此加强对水体中藻类的研究及水体中藻类的去除十分迫切。
1.1 藻类的危害以及去除方法
1.1.1 藻类的危害
源于经济的快速发展和社会的不断进步，人为排放含营养物质的工业废水和生活污水导致水体中N、P等营养元素大量聚集，导致全球性水体富营养化愈发严重[3]。其危害主要表现在：
（1）人体接触含有藻毒素的水后会通过人的皮肤接触和肝部呼吸等途径使人类中毒，严重者会引发癌症。
（2）含藻毒素的水会使野生动物、家禽和家畜发生腹泻、嗜睡等不良症状，严重的会导致死亡[4]。
（3）藻类过度繁殖会使得水体中溶解氧减少，导致大量水生生物死亡，产生腥臭味，当气体浓度很高时严重影响人们的正常生活。
（4）若混凝过程中遗留下的藻进入滤池会使滤池堵塞，缩短了滤池的运行周期。
1.1.2 藻类的去除方法
在水体已被污染的情况下，采用物理、化学和生物学等手段去除水体中的藻类。目前常用的除藻方法有气浮法、水生植物法、高锰酸钾氧化法、混凝法等[5]。
气浮法
气浮法除藻是指向待处理的水中通入大量分散的细微气泡,使其与水中悬浮颗粒相互碰撞、粘附，形成密度比水小的浮体，并借助气泡上浮，漂浮在水体表面，从而达到固液分离的净水方法[6~8]。藻类在水中的密度一般较小，在自然条 下其絮凝体不易沉降。因此，气浮法可以有效地去除藻类。美国的Wachusett[9]在治理水库时发现,气浮池对藻类的去除效果相当明显，除藻率可达99.9%以上。但在实际应用中，藻类去除率很难达到90%，存在藻类残留物、操作环境差和臭味等问题。
（2）水生植物法
水生高等植物会吸收沉积物中的营养盐类，并利用化感抑制作用抑制藻类生长；而特定的水生植物(芦苇、水葫芦)能够十分有效的吸收、固定水中N、P等营养元素，抑制藻类的生长，并改善水体的透明度。但此方法除藻一方面所花费的时间较长，除藻率低；另一方面须严格控制水生植物的种植密度，否则会导致过度繁殖，适得其反[10]。
（3）高锰酸钾氧化法
高锰酸钾预氧化法主要是利用藻类的强氧化作用去除藻类[11 ]。它不仅能吸附藻类，还能改变藻类的表面特性，增加藻类絮体的比例，有利于藻类的絮凝沉降。李思敏等[12]通过对滏阳河水进行考察，研究了高锰酸钾氧化对富藻水源水的影响。实验数据表明，藻类去除率基本稳定在95%。但在氧化过程中，由于过量高锰酸钾的投入，使得藻细胞破裂释放出藻毒素从而穿透滤池进入管网，出现黑水现象。
（４）混凝法
混凝法是一种经济有效的处理含藻水的水处理工艺。其主要是通过向废水中投加无机、有机或复合混凝剂，使胶体颗粒失稳，然后借助动态搅拌使水体中的藻类与混凝剂聚集结合形成体积较大的聚集颗粒物，颗粒物的整体比重大于水，会发生自然沉淀，达到净化废水的方法[13]。在沉淀过程中还会不断吸附藻类，体积越大，沉降速度越快，最终达到除藻效果。混凝沉淀法除藻的优点是不破坏藻细胞，不会引起藻毒素的释放。
除上述几种方法外，还有多种工艺组合法，该方法就是将上述多种工艺进行有机整合。根据不同地区、不同水体水质情况，因地制宜，多种方法有机结合，从而达到有效除藻、抑藻而不能够引起对水体和生态系统的二次污染及破坏情况。
1.2 混凝剂概述
目前混凝技术被广泛应用于废水处理、给水处理和工业水处理等领域。常用的混凝剂主要有无机、有机、复合三大类。其中无机混凝剂主要包括传统无机混凝剂和无机高分子混凝剂，有机混凝剂又分为天然纯化和人工合成两大类，复合混凝剂为无机和无机或有机的复合。
目 录
1 绪论 1
1.1 藻类的危害及去除方法 1
1.2 混凝剂概述 2
1.3 凹土及其改性方法 5
1.4 课题研究内容及意义 6
2 聚硅酸铝铁混凝剂的制备与表征7
2.1 实验仪器与药品 7
2.2 聚硅酸铝铁混凝剂的制备 8
2.3 硅酸铝铁混凝剂的表征 9
2.4 结果与讨论 9
3 聚硅酸铝铁混凝剂强化混凝性能的研究 12
3.1 实验仪器与药品12
3.2 聚硅酸铝铁混凝剂除藻降浊的方法 14
3.3 模拟水样与实际水样除藻降浊的比较 14
3.4 聚硅酸铝铁混凝剂的投加量对除藻降浊效果的影响 15
3.5 质量比对除藻降浊效果的影响 16
3.6 初始pH对除藻降浊效果的影响 17
3.7 不同投加顺序对除藻降浊效果的影响18
3.8 沉降时间对除藻降浊效果的影响 19
3.9 本章小结 20
结论 21
致谢 23
参考文献 24
1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
绪论
随着工农业的飞速发展，许多氮、磷等营养物质进入湖泊，造成藻类大量繁殖和水体富营养化[1]。藻类是水体发生富营养化的直接原因，藻类的生长速度直接决定着水体的水质状态。水体一旦发生富营养化会导致正常的生态平衡遭到破坏，使得藻类增殖过多分泌大量生物毒素。这会使水生生物受到威胁，而且会让蓝、绿藻大量繁殖，造成水体颜色变深，透明度下降，产生恶臭味，污染环境，削减了水体在生态系统中的重要功能，人体健康也受到威胁，影响人们生活[2]。因此加强对水体中藻类的研究及水体中藻类的去除十分迫切。
1.1 藻类的危害以及去除方法
1.1.1 藻类的危害
源于经济的快速发展和社会的不断进步，人为排放含营养物质的工业废水和生活污水导致水体中N、P等营养元素大量聚集，导致全球性水体富营养化愈发严重[3]。其危害主要表现在：
（1）人体接触含有藻毒素的水后会通过人的皮肤接触和肝部呼吸等途径使人类中毒，严重者会引发癌症。
（2）含藻毒素的水会使野生动物、家禽和家畜发生腹泻、嗜睡等不良症状，严重的会导致死亡[4]。
（3）藻类过度繁殖会使得水体中溶解氧减少，导致大量水生生物死亡，产生腥臭味，当气体浓度很高时严重影响人们的正常生活。
（4）若混凝过程中遗留下的藻进入滤池会使滤池堵塞，缩短了滤池的运行周期。
1.1.2 藻类的去除方法
在水体已被污染的情况下，采用物理、化学和生物学等手段去除水体中的藻类。目前常用的除藻方法有气浮法、水生植物法、高锰酸钾氧化法、混凝法等[5]。
气浮法
气浮法除藻是指向待处理的水中通入大量分散的细微气泡,使其与水中悬浮颗粒相互碰撞、粘附，形成密度比水小的浮体，并借助气泡上浮，漂浮在水体表面，从而达到固液分离的净水方法[6~8]。藻类在水中的密度一般较小，在自然条 下其絮凝体不易沉降。因此，气浮法可以有效地去除藻类。美国的Wachusett[9]在治理水库时发现,气浮池对藻类的去除效果相当明显，除藻率可达99.9%以上。但在实际应用中，藻类去除率很难达到90%，存在藻类残留物、操作环境差和臭味等问题。
（2）水生植物法
水生高等植物会吸收沉积物中的营养盐类，并利用化感抑制作用抑制藻类生长；而特定的水生植物(芦苇、水葫芦)能够十分有效的吸收、固定水中N、P等营养元素，抑制藻类的生长，并改善水体的透明度。但此方法除藻一方面所花费的时间较长，除藻率低；另一方面须严格控制水生植物的种植密度，否则会导致过度繁殖，适得其反[10]。
（3）高锰酸钾氧化法
高锰酸钾预氧化法主要是利用藻类的强氧化作用去除藻类[11 ]。它不仅能吸附藻类，还能改变藻类的表面特性，增加藻类絮体的比例，有利于藻类的絮凝沉降。李思敏等[12]通过对滏阳河水进行考察，研究了高锰酸钾氧化对富藻水源水的影响。实验数据表明，藻类去除率基本稳定在95%。但在氧化过程中，由于过量高锰酸钾的投入，使得藻细胞破裂释放出藻毒素从而穿透滤池进入管网，出现黑水现象。
（４）混凝法
混凝法是一种经济有效的处理含藻水的水处理工艺。其主要是通过向废水中投加无机、有机或复合混凝剂，使胶体颗粒失稳，然后借助动态搅拌使水体中的藻类与混凝剂聚集结合形成体积较大的聚集颗粒物，颗粒物的整体比重大于水，会发生自然沉淀，达到净化废水的方法[13]。在沉淀过程中还会不断吸附藻类，体积越大，沉降速度越快，最终达到除藻效果。混凝沉淀法除藻的优点是不破坏藻细胞，不会引起藻毒素的释放。
除上述几种方法外，还有多种工艺组合法，该方法就是将上述多种工艺进行有机整合。根据不同地区、不同水体水质情况，因地制宜，多种方法有机结合，从而达到有效除藻、抑藻而不能够引起对水体和生态系统的二次污染及破坏情况。
1.2 混凝剂概述
目前混凝技术被广泛应用于废水处理、给水处理和工业水处理等领域。常用的混凝剂主要有无机、有机、复合三大类。其中无机混凝剂主要包括传统无机混凝剂和无机高分子混凝剂，有机混凝剂又分为天然纯化和人工合成两大类，复合混凝剂为无机和无机或有机的复合。
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