改性凹土助凝pafcpdm复合混凝剂除藻性能的研究(附件)
随着城市化进程的加快，水体富营养化程度越来越严重，直接导致水体中藻类大量繁殖，对人类的生产生活造成严重影响，甚至威胁人类生命健康。针对微污染水体中藻类的去除，将无机混凝剂聚合氯化铝铁（PAFC）和有机混凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)复配制备出的PAFC-PDM复合混凝剂，并加入改性凹凸棒土（MAC）起到强化助凝复合混凝剂的作用，研究了其除藻降浊效果。通过扫描电镜和红外光谱对其形态结构进行表征，并考察了复合混凝剂和改性凹土的质量比、水样初始pH值、沉淀时间、投加次序等因素对除藻降浊的影响。结果表明“PAFC-PDM+改性凹土”的除藻降浊效果明显高于单独投加PAFC-PDM的效果；当PAFC-PDM投加量为100 mg/L，改性凹土投加量为100 mg/L时，能取得较好的除藻降浊效果，除藻率可达90.1%，降浊率可达91.4%；最适pH范围为7~8；沉淀时间达到20 min后，除藻降浊效果趋于稳定；同时投加PAFC-PDM复合混凝剂和改性凹土，可以取得较好的除藻降浊效果。关键词 PAFC-PDM，改性凹土，强化混凝，除藻，降浊
目 录
1 绪论 1
1.1 水体富营养化的危害 1
1.2 藻类及除藻方法 1
1.3 混凝概述 2
1.4 凹土的改性 4
1.5 课题研究内容意义 5
2 复合混凝剂的制备与表征 6
2.1 实验仪器与药品 6
2.2 PAFCPDM复合混凝剂的制备 7
2.3 PAFCPDM复合混凝剂的表征 7
2.4 结果与讨论 7
3 复合混凝剂强化混凝性能研究 9
3.1 实验仪器与药品 10
3.2 实验材料与试验方法 10
3.3 分析方法 11
3.4 结果与讨论 11
结论 17
致谢 19
参考文献 20
1 绪论
1.1 水体富营养化的危害
随着社会经济的发展，河流、湖泊等水体中的氮（N）、磷（P）等营养物质的含量大大增加，致使水体富营养化进程加快，导致的直接后果就是 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
藻类的大量繁殖。藻类产生后，消耗大量的溶解氧，造成水生动物缺氧死亡，同时藻细胞释放藻毒素，危害人类健康，而且藻类穿透滤池进入管网，对管网和管网水质产生破坏。藻类爆发时，藻类释放出毒素，使水体中的水生动植物死亡，甚至威胁人类健康，严重破坏了生态平衡[1]。因此，去除水中的藻类，已经成为亟待解决的问题。
1.2 藻类及除藻方法
1.2.1 藻类简介
藻类是原生生物界一类真核生物，有些也为原核生物，如蓝藻门的藻类。主要水生，无维管束，种类繁多，适应性强，能进行光合作用。藻类是地球上最原始的植物，它们几乎遍布于整个自然界，但主要分布在水体中。藻类是水生生态系统生产力的主要来源，是水生食物链的基础[2]，但藻类爆发时，会打破这种生态平衡。
1.2.2 藻类污染的危害
水体富营养化程度越来越严重，直接导致水体中藻类大量繁殖，藻类的产生会破坏生态环境，严重影响水体质量，其危害主要表现在：
（1）藻类严重影响饮用水质量：藻类会产生毒素，使水生动植物死亡从而散发恶臭，并使水体浑浊有异味，严重影响饮用水的质量。
（2）藻类对养殖业的不利影响：水华藻类可向水体释放藻毒素，且藻类遮蔽阳光，消耗水中氧气，使水中溶解氧浓度降低，使水生动植物缺氧死亡，并通过食物链严重威胁家畜的生命安全[3]。
（3）藻类对湖泊的不利影响：藻类死亡后，沉淀并积累在湖泊底部，造成缺氧甚至厌氧状态[4]。
（4）藻类对人类的潜在威胁：人类不慎摄入藻类产生的藻毒素后，或者皮肤接触藻毒素的水后，藻毒素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。
1.2.3 除藻的方法
藻类及其产生的毒素对环境有较大危害[5]，会破坏生态环境，并且使其不断恶化，探索经济高效的除藻技术成为当今研究的热点。除藻方法包括以下几种：气浮法、Fenton试剂氧化法、生物法和混凝法等。
（1）气浮法：采用气浮法可以克服藻类密度较小、絮凝体不宜沉降的不利因素，而且气浮法比沉淀法除藻速度快，除藻效果显著。但是气浮法产生的浮渣难以处理，且会散发恶臭，因此操作环境差[6]。
（2）Fenton试剂氧化法：E Baadala等用Fenton试剂处理藻类[7]，在波长大于300 nm的紫外线下可显著提高Fenton试剂降解藻类的速率。但该工艺具有一定的腐蚀性，且双氧水与硫酸亚铁的投加量与投加比例难以控制。
（3）生物法：该方法具有安全、费用低、无二次污染等优点，但同时也具有灭藻作用周期长，灭藻率相对较低等缺点[8]。
（4）混凝法：混凝是指向含有胶体悬浮颗粒的水体中加入无机、有机或天然高分子絮凝剂，在动力学搅拌条件下，使胶体颗粒脱稳，通过压缩双电层、吸附架桥和网捕作用，将悬浮物聚集。混凝除藻常用的混凝剂有铝盐和铁盐两类，具有投资少、操作和维修方便、效果好等特点，可用于含有少量悬浮物、藻类的水体处理。相关实验数据表明常规混凝法除藻效率可达60%70%[9]。强化混凝是指根据受污水源的污染特征，通过优化和改善常规混凝剂，如在无机混凝剂中加入聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)形成复合混凝剂，以此来增强降浊、去除污染物质效果。
1.3 混凝概述
混凝是指通过投加无机、有机试剂使水中胶体粒子和微小悬浮物聚集的过程。凝聚和絮凝总称为混凝，把能起凝聚与絮凝作用的药剂统称为混凝剂。凝聚主要指胶体脱稳并生成微小聚集体的过程，絮凝主要指脱稳的胶体或微小悬浮物聚结成大的絮凝体的过程。
现代化进程的加快和经济发展，使水体富营养化日趋严重，直接导致藻类的大量生长。由于混凝法具有除藻去浊效率高、对环境二次污染小、沉淀速度快、经济可行等特点，是现在研究藻类去除的主要方法。混凝法的广泛推广，使选择除藻效能高、价格低廉的混凝剂是当今的研究重点。
1.3.1 无机混凝剂
无机高分子混凝剂主要为聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）和聚合氯化铝铁（PAFC）。PAC对pH的适应较宽，絮凝体大、沉降性能好，对设备腐蚀性较小，投药量少，但其所形成的絮凝体含水率高、体积大，易堵塞滤池[11]。PFS受水体pH值影响小，净水效果显著，无毒无害，安全可靠，但其水解后有一定的腐蚀性，且水体会呈现淡黄色，影响水质。PAFC：是通过铝盐和铁盐复合共聚，形成新型结构的无机复合型高分子混凝剂，集铝盐与铁盐絮凝剂的优点于一体，具有优良的混凝性能。其水解速度快，形成的矾花密实，沉降速度快，受水温变化影响小，适用范围广，用药量少，处理效果好，暨南大学刘丽娟等人[12]在不同混凝剂强化除藻、除浊的研究中得出，PAFC具有良好的除藻性能。
目 录
1 绪论 1
1.1 水体富营养化的危害 1
1.2 藻类及除藻方法 1
1.3 混凝概述 2
1.4 凹土的改性 4
1.5 课题研究内容意义 5
2 复合混凝剂的制备与表征 6
2.1 实验仪器与药品 6
2.2 PAFCPDM复合混凝剂的制备 7
2.3 PAFCPDM复合混凝剂的表征 7
2.4 结果与讨论 7
3 复合混凝剂强化混凝性能研究 9
3.1 实验仪器与药品 10
3.2 实验材料与试验方法 10
3.3 分析方法 11
3.4 结果与讨论 11
结论 17
致谢 19
参考文献 20
1 绪论
1.1 水体富营养化的危害
随着社会经济的发展，河流、湖泊等水体中的氮（N）、磷（P）等营养物质的含量大大增加，致使水体富营养化进程加快，导致的直接后果就是 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
藻类的大量繁殖。藻类产生后，消耗大量的溶解氧，造成水生动物缺氧死亡，同时藻细胞释放藻毒素，危害人类健康，而且藻类穿透滤池进入管网，对管网和管网水质产生破坏。藻类爆发时，藻类释放出毒素，使水体中的水生动植物死亡，甚至威胁人类健康，严重破坏了生态平衡[1]。因此，去除水中的藻类，已经成为亟待解决的问题。
1.2 藻类及除藻方法
1.2.1 藻类简介
藻类是原生生物界一类真核生物，有些也为原核生物，如蓝藻门的藻类。主要水生，无维管束，种类繁多，适应性强，能进行光合作用。藻类是地球上最原始的植物，它们几乎遍布于整个自然界，但主要分布在水体中。藻类是水生生态系统生产力的主要来源，是水生食物链的基础[2]，但藻类爆发时，会打破这种生态平衡。
1.2.2 藻类污染的危害
水体富营养化程度越来越严重，直接导致水体中藻类大量繁殖，藻类的产生会破坏生态环境，严重影响水体质量，其危害主要表现在：
（1）藻类严重影响饮用水质量：藻类会产生毒素，使水生动植物死亡从而散发恶臭，并使水体浑浊有异味，严重影响饮用水的质量。
（2）藻类对养殖业的不利影响：水华藻类可向水体释放藻毒素，且藻类遮蔽阳光，消耗水中氧气，使水中溶解氧浓度降低，使水生动植物缺氧死亡，并通过食物链严重威胁家畜的生命安全[3]。
（3）藻类对湖泊的不利影响：藻类死亡后，沉淀并积累在湖泊底部，造成缺氧甚至厌氧状态[4]。
（4）藻类对人类的潜在威胁：人类不慎摄入藻类产生的藻毒素后，或者皮肤接触藻毒素的水后，藻毒素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。
1.2.3 除藻的方法
藻类及其产生的毒素对环境有较大危害[5]，会破坏生态环境，并且使其不断恶化，探索经济高效的除藻技术成为当今研究的热点。除藻方法包括以下几种：气浮法、Fenton试剂氧化法、生物法和混凝法等。
（1）气浮法：采用气浮法可以克服藻类密度较小、絮凝体不宜沉降的不利因素，而且气浮法比沉淀法除藻速度快，除藻效果显著。但是气浮法产生的浮渣难以处理，且会散发恶臭，因此操作环境差[6]。
（2）Fenton试剂氧化法：E Baadala等用Fenton试剂处理藻类[7]，在波长大于300 nm的紫外线下可显著提高Fenton试剂降解藻类的速率。但该工艺具有一定的腐蚀性，且双氧水与硫酸亚铁的投加量与投加比例难以控制。
（3）生物法：该方法具有安全、费用低、无二次污染等优点，但同时也具有灭藻作用周期长，灭藻率相对较低等缺点[8]。
（4）混凝法：混凝是指向含有胶体悬浮颗粒的水体中加入无机、有机或天然高分子絮凝剂，在动力学搅拌条件下，使胶体颗粒脱稳，通过压缩双电层、吸附架桥和网捕作用，将悬浮物聚集。混凝除藻常用的混凝剂有铝盐和铁盐两类，具有投资少、操作和维修方便、效果好等特点，可用于含有少量悬浮物、藻类的水体处理。相关实验数据表明常规混凝法除藻效率可达60%70%[9]。强化混凝是指根据受污水源的污染特征，通过优化和改善常规混凝剂，如在无机混凝剂中加入聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)形成复合混凝剂，以此来增强降浊、去除污染物质效果。
1.3 混凝概述
混凝是指通过投加无机、有机试剂使水中胶体粒子和微小悬浮物聚集的过程。凝聚和絮凝总称为混凝，把能起凝聚与絮凝作用的药剂统称为混凝剂。凝聚主要指胶体脱稳并生成微小聚集体的过程，絮凝主要指脱稳的胶体或微小悬浮物聚结成大的絮凝体的过程。
现代化进程的加快和经济发展，使水体富营养化日趋严重，直接导致藻类的大量生长。由于混凝法具有除藻去浊效率高、对环境二次污染小、沉淀速度快、经济可行等特点，是现在研究藻类去除的主要方法。混凝法的广泛推广，使选择除藻效能高、价格低廉的混凝剂是当今的研究重点。
1.3.1 无机混凝剂
无机高分子混凝剂主要为聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）和聚合氯化铝铁（PAFC）。PAC对pH的适应较宽，絮凝体大、沉降性能好，对设备腐蚀性较小，投药量少，但其所形成的絮凝体含水率高、体积大，易堵塞滤池[11]。PFS受水体pH值影响小，净水效果显著，无毒无害，安全可靠，但其水解后有一定的腐蚀性，且水体会呈现淡黄色，影响水质。PAFC：是通过铝盐和铁盐复合共聚，形成新型结构的无机复合型高分子混凝剂，集铝盐与铁盐絮凝剂的优点于一体，具有优良的混凝性能。其水解速度快，形成的矾花密实，沉降速度快，受水温变化影响小，适用范围广，用药量少，处理效果好，暨南大学刘丽娟等人[12]在不同混凝剂强化除藻、除浊的研究中得出，PAFC具有良好的除藻性能。
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