论文部分内容阅读
藻类普遍存在于河流、湖泊和水库等饮用水源中,而季节性藻类过度繁殖造成的水体富营养化问题给饮用水处理带来了严重的影响。此外,藻类产生的胞外有机物(EOM)也会为给水处理带来一定负面的影响,如与氯产生消毒副产物、堵塞滤池等。絮凝法是常规水处理过程中不可或缺的工艺,其核心是絮凝剂。含藻水体一般具有高藻、低浊等特点,为了保证饮用水水质,会加大絮凝水处理剂的用量。而传统的无机、有机絮凝剂对藻类和EOM的去除效果并不理想。因此,研制出一种高效低耗的絮凝剂就显得尤为重要。本研究采用低压紫外光引发聚合形成阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM),再与纳米四氧化三铁合成为复合絮凝剂Fe3O4/CPAM。低压紫外光引发合成的方式具有操作简单、合成时间短、能耗低等优点。纳米四氧化三铁(Fe3O4)在外加磁场下能够提高絮凝效率,还可以进行回收利用。论文对复合絮凝剂Fe3O4/CPAM的结构和形貌进行分析,并将其用于高藻低浊水和EOM的去除研究中。论文的主要研究内容如下:(1)复合絮凝剂Fe3O4/CPAM的制备及结构与形貌分析研究。论文采用低压紫外光法将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)与丙烯酰胺(AM)共聚合成CPAM,再加入过硫酸铵((NH4)2S2O8)将Fe3O4和CPAM通过剧烈搅拌结合形成复合絮凝剂Fe3O4/CPAM。对复合絮凝剂Fe3O4/CPAM的结构、热稳定性、磁性、表面形貌和表面电位通过红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、热重(TGA)、振动样品磁强计(VSM)、扫描电镜(SEM)和Zeta电位测定仪等分析方法进行分析,为后续絮凝机理的研究奠定基础。(2)复合絮凝剂Fe3O4/CPAM对高藻低浊水去除性能、机理及回收磁性材料的研究。论文考察了絮凝剂投加量、絮凝搅拌速率和时间、沉降时间和pH对藻类、浊度等去除效果的影响。通过正交实验考察了投加量、pH、搅拌时间及转速对藻类、浊度等去除率的作用以确定主要的影响因素。论文还对絮凝动力学进行了分析;并将实验室自制的絮凝剂Fe3O4/CPAM与CPAM进行絮凝性能对比;还考查了同等条件下加磁场沉淀与未加磁场沉淀对高藻低浊水的絮凝效果对比。此外,论文将回收絮凝剂Fe3O4/CPAM的磁性材料再利用,并对重复利用前后絮凝效果进行了对比。论文通过光学显微镜、粒径、扫描电镜和能谱(EDS)分析了实验后的絮体,并对絮凝剂Fe3O4/CPAM除高藻低浊水的絮凝机理进行了探究。(3)复合絮凝剂Fe3O4/CPAM对EOM的去除及机理研究。论文考察了絮凝剂Fe3O4/CPAM投加量对DEOM和BEOM的去除效果,同时还对絮凝前后DEOM和BEOM的组成、结构进行了紫外光谱分析、三维荧光光谱分析(3-EEM)、X-射线光电子能谱分析(XPS)、分子量分析(GPC)和红外光谱分析,为絮凝去除DEOM和BEOM提供理论参考。