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基本信息

項(xiàng)目名稱：
新型水處理劑APAC的制備及在廢水處理中的應(yīng)用研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
“新型水處理劑APAC的制備及在水處理中的應(yīng)用研究”是在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，于2010年3月制定出實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)過(guò)近半年的研究，實(shí)驗(yàn)已取得比較滿意的結(jié)果。APAC是一種高效的新型環(huán)保絮凝劑，具有pH值適用范圍大、投加量少、沉降速度快、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。在給排水處理領(lǐng)域具有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景。利用原料價(jià)廉、儲(chǔ)量豐富的凹凸棒石黏土作原料，為開(kāi)發(fā)高附加值的凹凸棒水處理產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。
詳細(xì)介紹：
采用慢速滴堿法在合成聚合氯化鋁的過(guò)程中加入改性凹凸棒，制備出了新型復(fù)合絮凝劑APAC。通過(guò)正交試驗(yàn)，確定了APAC的最佳反應(yīng)條件是鋁土質(zhì)量比為2:1，反應(yīng)溫度70℃，AlCl3的濃度0.7mol/L,反應(yīng)時(shí)間4h和鹽基度85%。通過(guò)FTIR、TEM、SEM、EDS等測(cè)試手段，研究了APAC絮凝劑的組成、結(jié)構(gòu)及表面形貌等。通過(guò)對(duì)生活污水的處理確定了APAC處理生活污水的最佳絮凝條件；當(dāng)投加量為32mg/L，pH＝8時(shí)，濁度、CODCr的去除效果最好，去除率分別為99.82%和84.71％；殘余鋁的含量最低嗎，為0.134mg/L.通過(guò)對(duì)含Ni2+、Cr(Ⅵ)廢水的處理表明：APAC能夠有效的去除水中的重金屬離子，而且在相同的條件下，APAC的凈水效果遠(yuǎn)好于PAC。

作品專業(yè)信息

撰寫(xiě)目的和基本思路

目的： 合成一種無(wú)機(jī)雜化絮凝劑，將天然的納米材料凹凸棒粘土礦物引入傳統(tǒng)高分子絮凝劑聚合氯化鋁中，通過(guò)化學(xué)鍵合制成一種無(wú)機(jī)雜化絮凝劑。 基本思路： (1)通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)探索優(yōu)化APAC制備的最佳工藝條件。 (2)通過(guò)先進(jìn)的測(cè)試手段對(duì)APAC進(jìn)行表征。 (3)通過(guò)處理模擬生活污水、重金屬?gòu)U水，確定APAC的最佳絮凝條件。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

聚合氯化鋁具有較強(qiáng)的吸附、架橋、絮凝沉淀性能，而凹凸棒土獨(dú)特的單元晶體結(jié)構(gòu)賦予了其強(qiáng)大的物理吸附作用。依據(jù)協(xié)同增效的原理將聚合氯化鋁與凹凸棒土復(fù)配制得一種新型高效的絮凝劑，這將是制備復(fù)合聚鋁、鐵類絮凝劑的新探索。APAC是一種高效的新型環(huán)保絮凝劑；與其他絮凝劑相比，其具有pH值適用范圍大、投加量少、沉降速度快、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。在給排水處理領(lǐng)域具有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

目前，在各種水處理中用量最大的是PAC。但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，PAC的絮凝架橋能力弱、出水混濁,難以保證處理效果。酸改性的凹凸棒石對(duì)無(wú)機(jī)陽(yáng)離子吸附能力大大增加，可以用來(lái)處理重金屬污染的廢水和土壤。利用原料價(jià)廉、儲(chǔ)量豐富的凹凸棒石黏土做為助凝劑，其具大的比表面積、極高的表面活性以及特有的三維硅石結(jié)構(gòu)，將使絮凝劑分子的理化性能得到改善，為開(kāi)發(fā)高附加值的凹凸棒水處理產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。

學(xué)術(shù)論文摘要

采用慢速滴堿法在合成聚合氯化鋁的過(guò)程中加入改性凹凸棒，制備出了新型復(fù)合絮凝劑APAC。通過(guò)正交試驗(yàn)，確定了APAC的最佳反應(yīng)條件是鋁土質(zhì)量比為2:1，反應(yīng)溫度70℃，AlCl3的濃度0.7mol/L,反應(yīng)時(shí)間4h和鹽基度85%。通過(guò)FTIR、TEM、SEM、EDS等測(cè)試手段，研究了APAC絮凝劑的組成、結(jié)構(gòu)及表面形貌等。通過(guò)對(duì)生活污水的處理確定了APAC處理生活污水的最佳絮凝條件；當(dāng)投加量為32mg/L，pH＝8時(shí)，濁度、CODCr的去除效果最好，去除率分別為99.82%和84.71％；殘余鋁的含量最低嗎，為0.134mg/L.通過(guò)對(duì)含Ni2+、Cr(Ⅵ)廢水的處理表明：APAC能夠有效的去除水中的重金屬離子，而且在相同的條件下，APAC的凈水效果遠(yuǎn)好于PAC。

獲獎(jiǎng)情況

本作品已被《環(huán)境工程學(xué)報(bào)》接收， 稿件編號(hào)為：201003018 計(jì)劃在2011年7月出版

鑒定結(jié)果

APAC是一種高效的新型環(huán)保絮凝劑，具有pH值適用范圍大、投加量少、沉降速度快、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。在給排水處理領(lǐng)域具有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景，為開(kāi)發(fā)高附加值的凹凸棒水處理產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李彥鋒,楊艷.表面改性凹凸棒陽(yáng)離子絮凝劑及其制備方法[P].中國(guó)專利:CN1872722, 2006-12-06 . [2] 李彥鋒,楊艷.凹凸棒/聚丙烯酰胺納米復(fù)合絮凝劑及其制備方法[P].中國(guó)專利:CN1884117, 2006-12-27 . [3] 夏德強(qiáng),甘黎明,李影,等.復(fù)合絮凝劑聚合氯化鋁-凹凸棒的理化性質(zhì)研究[J]石化技術(shù)與應(yīng)用, 2010,(05) . [4] 楊鶩遠(yuǎn),錢錦文,沈之荃,等.氫氧化鋁-聚丙烯酰胺雜化復(fù)合絮凝劑的合成與表征[J]高分子材料科學(xué)與工程, 2004,(01) . [5] 董申偉,李明玉,陳偉紅,等. 聚合氯化鋁的鹽基度與混凝性能關(guān)系研究[J]工業(yè)水處理, 2007,(02) . [6] 夏德強(qiáng),花發(fā)奇,付君善.復(fù)合絮凝劑APAC處理含鎳廢水的效果[J]材料保護(hù), 2009,(09) . [7] 劉會(huì)娟,曲久輝,胡承志. 電化學(xué)合成的聚合氯化鋁的形態(tài)特征[J]環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2003,(02) . [8] 阮復(fù)昌,鄭冀魯,范娟.一種超純聚合氯化鋁的制備及其pH值與鹽基度的相關(guān)性研究[J]化學(xué)反應(yīng)工程與工藝, 2000,(01) . [9] 阮復(fù)昌,莫炳祿,徐國(guó)想,等. 聚鋁溶液pH值及鹽基度的相關(guān)性研究[J]化學(xué)反應(yīng)工程與工藝, 1999,(01) . [10] 柳怡,趙夢(mèng)穎,邱鳳仙. 聚合氯化鋁的制備及處理污水的研究[J]化工時(shí)刊, 2009,(11) . [11] 李潔,魯琛琛,李睿.改性聚合氯化鋁絮凝劑的制備及性能研究[J]應(yīng)用化工, 2009,(05) . [12] 趙艷,張冰如,李霞,等.聚合氯化鋁的鹽基度與水解形態(tài)[J]應(yīng)用化學(xué), 2004,(02) . [13] 章興華,周麗蕓,湯敏. 聚合氯化鋁鐵的紅外光譜研究[J]光譜學(xué)與光譜分析, 2002,(01) .

同類課題研究水平概述

隨著環(huán)保的需要，人們對(duì)絮凝劑的結(jié)構(gòu)和性能提出了越來(lái)越高的要求，絮凝劑的研究和開(kāi)發(fā)存在許多問(wèn)題，如：多核無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品存儲(chǔ)穩(wěn)定期短,使得MC-IPF很難產(chǎn)業(yè)化；無(wú)機(jī)一有機(jī)高分子絮凝劑聯(lián)用在生產(chǎn)時(shí)，工藝復(fù)雜且難以控制；聚合鋁類高分子絮凝劑功能單一，而且處理后的水體殘余鋁含量過(guò)高等，這就要求研制新型、價(jià)廉、環(huán)保、穩(wěn)定的多功能高分子絮凝劑成為必然。因此研制高效高分子絮凝劑和多功能高分子絮凝劑，研究聚合物鏈結(jié)構(gòu)與絮凝性能的關(guān)系，具有十分重要的意義，合成新型(結(jié)構(gòu))絮凝劑也成為必然。將目前最新的雜化物研究成果應(yīng)用于污水處理劑的研制，是新型絮凝劑合成的一個(gè)新思路。 目前，國(guó)內(nèi)外利用粘土進(jìn)行廢水處理研究主要集中在單獨(dú)使用或與其他高分子絮凝劑混合使用以達(dá)到強(qiáng)化絮凝的目的。然而，這兩種方式僅僅是將粘土和絮凝劑復(fù)配使用，并沒(méi)有達(dá)到分子級(jí)別的復(fù)合，不能充分發(fā)揮納米粒子的作用。本作品合成的是一種無(wú)機(jī)雜化絮凝劑，將天然的納米材料—凹凸棒引入傳統(tǒng)無(wú)機(jī)絮凝劑—聚合氯化鋁中，通過(guò)化學(xué)鍵合制成一種無(wú)機(jī)雜化絮凝劑。由于粘土礦物具大的比表面積、極高的表面活性以及特有的三維硅石結(jié)構(gòu)，使得絮凝劑分子的理化性能改善，促使絮凝劑很快搭橋形成礬花，并在其表面吸附污染物后沉淀分離去除。將粘土的吸附、脫色性能引入到有機(jī)絮凝劑中，將大大改善絮凝劑的理化性能。
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