论文摘要
本论文对含典型阴离子表面活性剂-十二烷基硫酸钠（SDS）的低温低浊水的絮凝特性进行了研究。考察了聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）、三氯化铝（AlCl3）、三氯化铁（FeCl3）及纳米SiO2对低温低浊原水中浊度和SDS的去除效果。通过PDA2000对絮凝过程进行光学在线监测,借助图像分析技术与分形理论,对含SDS高岭土颗粒的动态絮凝过程、絮体分形结构的形态学特征进行了研究分析。论文的主要研究成果如下:（1）四种无机混凝剂与纳米SiO2单独使用时,氯化铁和聚合氯化铝对低温低浊水中的浊度去除效果最为显著,对SDS具有一定的去除效果;经纳米SiO2处理后的剩余浊度仍较高,但对SDS的去除效果明显优于其它无机盐混凝剂。SDS对混凝剂于浊度的去除有一定的影响,相同剂量混凝剂对含较高浓度SDS悬浊液的浊度去除效果较差。但SDS浓度越高,相对有利于SDS的去除。（2）以纳米SiO2为助凝剂,能显著提高PAC对浊度与SDS的絮凝效果。以氯化铁、聚合硫酸铁、氯化铝为主混凝剂,对浊度的去除,纳米SiO2存在一个临界投加量:3mg/L,当纳米SiO2投加量少于临界投加量时,上清液的剩余浊度随纳米SiO2投加量增大降低明显;然而当纳米SiO2投加量超过临界投加量时,上清液的剩余浊度随投加量的增大反而上升,而SDS的去除率只略有提升。（3）聚合氯化铝+纳米SiO2在pH值为6～9范围内对浊度都有比较好的去除效果,上清液的剩余浊度均在1NTU以下,且去除效果明显优于其他混凝剂与纳米SiO2的组合。pH值过低（pH<6）或过高（pH>9）都不利于浊度的去除。聚合氯化铝+纳米SiO2去除SDS的最佳pH值为6。（4）SDS能增强颗粒表面的电负性,使粒子表面的ζ电位的绝对值增大,影响混凝剂的絮凝效果。聚合氯化铝的絮凝机理为缩双电层、电中和吸附及粘结架桥;纳米SiO2的絮凝机理为吸附架桥;聚合氯化铝+纳米SiO2的絮凝机理是二者的结合,以架桥絮凝机理为主,电性中和机理为辅。（5）助凝剂纳米SiO2能使悬浊液中的颗粒在较短的絮凝时间内形成大粒径絮体,R比值到达峰值的时间提前,峰值增加。低浓度SDS对絮凝初絮体的形成起阻碍作用,而较高浓度的SDS对絮凝过程起促进作用。以纳米SiO2为助凝剂时,形成的絮体的强度因子和恢复因子较PAC单独使用时都有所提高,形成的絮体抵抗水力剪切能力强,而且破碎后的絮体再絮凝性也增强。（6）以PAC为主混凝剂时,随着助凝剂纳米SiO2投加量的增加,絮凝体的分形维数、平均当量粒径都增大。纳米SiO2能促使PAC絮体结构向更密实的构型转变,表征絮体内部填充程度的分维值增加,PAC的除浊效果与SDS去除率提高。整个絮凝过程中,絮体分形结构从疏松多孔、开放的分枝状DLCA构造,逐步向密实的RLCA模式演变,沉降性能改善,分维值上升。
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