废水制备聚硅硫酸盐絮凝剂及絮凝体分形仿真模拟

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首先,以含铝废水、含铁废水、98%浓硫酸及膨润土为主要原料,在常温条件下分别制备了聚硅硫酸铁、聚硅硫酸铝及聚硅硫酸铝铁三种无机絮凝剂,并用其处理印钞废水。实验结果表明:聚硅硫酸铁的絮凝效果一般,矾花很少且十分密实,絮凝出水颜色较深,残余COD较大;聚硅硫酸铝和聚硅硫酸铝铁的絮凝效果很好,矾花很多且十分疏松,絮凝出水颜色较浅,残余COD较小。其次,分别以氯化稀土矿与稀土盐为原料制备了稀土絮凝剂,并探讨其用量对印钞废水絮凝效果的影响;以聚硅硫酸铝铁与氯化稀土矿为原料,将其按一定比例进行复配制备了稀土-无机复合絮凝剂,并探讨配比对印钞废水絮凝效果的影响。实验结果表明:稀土絮凝剂对印钞废水絮凝效果比较显著;稀土与无机絮凝剂复配使用处理印钞废水,絮凝效果并没有明显提升,说明稀土与无机絮凝剂之间并没有明显的协同絮凝作用。第三,基于MATLAB平台,分别编写絮凝体改进二维及三维DLA模型程序,模拟絮凝体分形生长过程,计算其分形维数和空隙率等参数,探究运动步长(Ns)、运动步数(Ms)和反应概率(Pr)对絮凝体分形模拟结果的影响。模拟实验结果表明:Ns越小,粒子运动区域越小,运动粒子容易被絮凝体外部分枝俘获,絮凝体生长迅速,分枝化明显,表现为空隙率增大,分形维数减小;Ms越小,粒子运动能量越小,运动粒子越容易停止下来成为新的种子,导致絮凝体呈离散团簇状生长,表现为空隙率增大,分形维数减小;Pr越小,粒子运动区域越大,导致絮凝体内部越密实,表现为空隙率减小,分形维数增大;Pr各向异性直接影响絮凝体的形貌,絮凝体明显偏向Pr较大的方向聚集生长,但偏向不同方向生长絮凝体的分形维数相差不大,是同一性质的分形。Ms和Pr对絮凝体三维DLA模型分形模拟结果的影响同样十分显著,Ms越小,则絮凝体呈离散团簇状生长,表现为回转半径Rc逐渐减小,絮凝体分形结构特征越来越不明显;Pr越小,粒子运动空间越大,导致絮凝体内部越密实,表现为回转半径Rc逐渐减小
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