【摘 要】
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混凝作为常规水处理过程中重要的工艺,其核心技术是絮凝剂的开发,絮凝剂的性能好坏直接影响水处理的效果。随着水源污染情况的不断复杂化和多样化,开发新型高效环保的絮凝剂是非常必要的。因此引入材料领域中的杂化合成方法,将有机和无机两种絮凝剂进行杂化制备,使有机相和无机相通过化学键结合,实现分子水平的复合,改变其结构和形貌特征,从而具有更好的絮凝效果。论文采用原位聚合法,将聚硅酸铝铁（PSAF）和二甲基二烯
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混凝作为常规水处理过程中重要的工艺,其核心技术是絮凝剂的开发,絮凝剂的性能好坏直接影响水处理的效果。随着水源污染情况的不断复杂化和多样化,开发新型高效环保的絮凝剂是非常必要的。因此引入材料领域中的杂化合成方法,将有机和无机两种絮凝剂进行杂化制备,使有机相和无机相通过化学键结合,实现分子水平的复合,改变其结构和形貌特征,从而具有更好的絮凝效果。论文采用原位聚合法,将聚硅酸铝铁（PSAF）和二甲基二烯丙基氯化铵单体（DMDAAC）作为原料,以过硫酸铵为引发剂,合成了新型杂化絮凝剂聚硅酸铝铁-聚二甲基二烯丙基氯化铵（PSAF-PDMDAAC）。并优化了杂化絮凝剂PSAF-PDMDAA的合成条件,包括反应时间、反应温度、单体质量分数和引发剂质量分数。结果表明,在单体质量分数为30%、引发剂质量分数为0.5%、反应时间为5 h和反应温度为70℃时,其杂化絮凝剂的特性粘度达到最大为790.43 m L·g-1。采用电导率分析、红外光谱分析和热重-差热分析对杂化絮凝剂PSAF-PDMDAAC进行表征,分析了杂化絮凝剂PSAF-PDMDAAC中无机组分与有机组分之间是通过聚二甲基二烯丙基氯化铵高分子链端的硫酸根离子与带正电的无机羟基配合物形成离子键而相互连接。扫描电镜表明了杂化絮凝剂PSAF-PDMDAAC具有更多的孔洞和凸起,并呈现出空间网状结构。利用杂化絮凝剂PSAF-PDMDAAC处理模拟水样和嘉陵江原水,探究其絮凝性能和作用机理。模拟水样的絮凝实验结果表明,相比于PSAF、PAC、PAM和复配型PSAF-PDMDAAC絮凝剂,杂化絮凝剂PSAF-PDMDAAC的浊度去除率最高,且所需的投加量更少。嘉陵江原水的絮凝实验结果表明,杂化絮凝剂在最佳投加量为4 mg/L时,其剩余浊度为0.82 NTU,而复配型、PSAF、PAC在投加量为6 mg/L时,其剩余浊度分别为1.63 NTU、2.09 NTU和2.80 NTU;在投加量为6 mg/L时,杂化型、复配型、PSAF和PAC对UV254的去除率分别为54.76%、42.85%、40.48%、36.90%,对CODMn的去除率分别为71.32%、69.48%、64.33%和37.5%。因此杂化絮凝剂在较少的投加量下能获得最好的去除浊度和有机物的絮凝效果。同时杂化絮凝剂除浊的水样温度和p H适用范围广,最佳初始温度为20～50℃,最佳初始p H为7～9。此外,分析混凝机理的实验结果表明,杂化絮凝剂PSAF-PDMDAAC的电中和能力和沉降性能都比复配型和PSAF絮凝剂更为优越,它既发挥了无机组分的电中和作用,又起到了有机组分吸附架桥的作用,两者相辅相成共同形成大且密实的絮体,提高了絮凝效果和沉降性能。将杂化絮凝剂PSAF-PDMDAAC应用到染料溶液的脱色处理,其结果表明:杂化絮凝剂PSAF-PDMDAAC对活性艳红X-3B和直接耐晒翠兰GL的脱色效果均好于复配型、PSAF和PAC絮凝剂,其达到的最高脱色率分别为93%和94.38%。杂化絮凝剂处理活性艳红X-3B和直接耐晒翠兰GL的最适宜p H范围分别为7～9和6～9,初始水样温度适用范围较广,均可设为室温。
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