PFZSS-CTS复合絮凝剂的制备及其对染料废水的脱色应用研究

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絮凝沉淀法因其操作简单、处理费用低、管理方便且处理效果优异在水处理中得到广泛应用,而絮凝沉淀法的技术核心是开发新型的絮凝剂。无机-有机复合絮凝剂克服了前者投药量大及后者成本贵的缺点,具有研究价值。因此本研究针对以上情况制备了聚硅酸硫酸铁锌-壳聚糖复合絮凝剂,以下简称PFZSS-CTS。  本研究以硅酸钠、硫酸锌、硫酸铁、硫酸等为材料制备了聚硅酸硫酸铁锌絮凝剂,再与壳聚糖进行复合制备PFZSS-CTS。对其进行材料表征和模拟染料废水的脱色应用研究,考察投加量、pH、沉降时间等对脱色率的影响,并对上清液进行zeta电位测试,对絮凝机理进行初探。以直接大红为例,采用 BBD响应面法进行实验设计,研究投加量、pH值、沉降时间三个因素的交互作用。  主要研究成果如下:  (1)PFZSS-CTS的最佳制备条件为:PFZSS与CTS的质量比为10:1,pH=2,反应温度70℃,反应时间60min。各因素影响程度大小为:质量比>pH>反应温度>反应时间。(2)通过红外光谱图的分析可以看出,PFZSS-CTS是一种新型聚合多核配位化合物,含有大量羟基、羧基等官能团;扫描电镜的分析则表明PFZSS-CTS是交联的三维空间结构;而XRD分析结果证明了制备的PFZSS-CTS复合材料具备无机-有机高分子絮凝剂的微晶结构特点。(3)对于直接大红,最佳絮凝条件:投药量40mg/L,pH=7,t沉降=30min,V快=130r/min,V慢=55r/min,t快=2.5min,t慢=15min,此条件下染料的脱色率达到99.52%。分散紫的最佳絮凝条件:投药量20mg/L,pH=8,t沉降=50min,V快=140r/min,V慢=60r/min,t快=3min,t慢=20min,此条件下染料的脱色率达到99.57%。分散兰的最佳絮凝条件:投药量20mg/L,pH=7.5,t沉降=40min,V快=150r/min,V慢=65r/min,t快=3min,t慢=12min,此条件下染料的脱色率达到99.31%。对比直接染料与分散染料的絮凝机理,对于直接染料,电中和作用起主要作用;而分散染料则是吸附架桥与电中和均起较大作用;两者的絮凝机制均包括了电中和、吸附架桥、网捕卷扫。(4)通过响应面实验,根据建立的模型可以得到直接大红最佳工艺条件为:投加量45mg/L,pH=6.60,t沉降=37min,在此条件下的脱色率可达99.33%,通过验证实验实际测得脱色率为99.06%。
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