纳米SiO2在含阴离子表面活性剂低浊水处理中的应用.docVIP

纳米SiO2在含阴离子表面活性剂低浊水处理中的应用 要：在含有阴离子表面活性剂．十二烷基硫酸钠(SDS)的6NTU高岭土悬浊液中，改变SDS的浓度，投加纳米SiO2与聚合铝PAC进行动态混凝实验与静沉实验，借助图像分析技术与分形理论，探讨了纳米SiO2，与PAC处理含SDS低浊水的作用机理、絮凝效果与形态学特征。结果表明：①纳SiO2与SDS使高岭土粒子表面负电性增强。纳米SiO2，的絮凝机理以吸附架桥为主。②纳米SiO2对SDS的去除效果优于PAC。SDS浓度越高，去除效果越显著。但纳米SiO2对无机高岭土粒子的处理能力不如PAC，PAC絮凝后的上清液浊度低。当SDS浓度增至10mg／L时，纳米SiO2，对SDS的去除率高，而PAC对SDS的絮凝能力弱，PAC对无机颗粒的去除效果也下降。③助凝剂纳米SiO2，较强的吸附活性能加快PAC絮体成长为结构密实的RLCA构型，分维值高，絮凝效果好。 关键词：纳米SiO2,稳定分散液,阴离子表面活性剂,SDS聚合铝,PAC 絮凝是水处理的重要工艺流程之一。传统水处理剂(如硫酸铝、聚合铝等)对给水水源中微污染有机物的絮凝效果不甚理想。。许多研究者采用强化混凝工艺提高了有机物的去除率，但药耗成本、残余铝量与污泥量却显著增加。而臭氧一活性炭深度处理工艺’需在常规处理工艺的基础上增加处理设备与构筑物，基建投资大，能耗高，改造现有水厂困难。而且，强化混凝与臭氧一活性炭工艺对分子量小于500或更小的有机物去除效果差’。如何找到一种高效、经济的方法处理给水水源中的微污染有机物，是水处理领域亟待解决的问题之一。新兴纳米科技的发展，为我们展现了解决这一问题的可能途径。我们可利用纳米材料吸附水中的各种难为常规絮凝沉淀去除、分子量低于500的有机污染物。目前，国内外已有纳米材料用于难降解有机废水处理的光催化剂，但能耗高，尚没有成规模应用。但纳米材料具有极强的吸附特性活性，它将有可能成为提高给水中低分子量微污染有机物处理效果的新型水处理剂。将纳米材料用于给水处理，无需增加水处理设备与构筑物，在给水厂容易实现。同时，对于进一步开发高效低耗的新型水处理工艺与降低光催化氧化工艺成本具有重要的意义。 笔者选用阴离子表面活性剂．十二烷基硫酸钠(SDS)作为低分子量(SDS的分子量小于300)溶解性有机物的代表，是因为它在工业企业以及家庭中应用广泛。它通过多种渠道，如厨房、浴室、卫生间等处排放生活污水、合成洗涤剂生产厂排出工业废水等进入受纳水体，对生态环境和人体健康的影响与危害已经引起人们的高度重视。目前，国内对SDS的研究主要在于根据其特性进行开发利用(如用作洗涤剂、杀菌防腐剂等)以及对环境污染中SDS的去除，而有关SDS对混凝过程的影响，结合絮凝形态学特性的研究很少见诸文献。笔者希求通过纳米材料优良的吸附特性改善微污染水源中低分子量有机物的去除效果。此外，絮体的结构和形态在很大程度上影响着水处理流程的运行工况、最终出水质量和成本费用。实验现象与电镜照片研究表明，颗粒形状各异，絮体表面和内部具有高度不规则性，具有自相似结构与标度不变性，这表明絮体的结构及其形成过程具有分形特征。分形理论中的特征参数“分维”可用来描述颗粒与小絮体在不规则絮体结构内部的填充程度，能很好地描述和分析絮体结构的形成和“生长”。笔者将不同浓度SDS溶入低浊度高岭土原水中，从形态学与分形理论的角度，研究了纳米SiO2的无机颗粒去除效果与SDS去除率，探讨了纳米SiO2与PAC作用下颗粒的动态混凝效果、形态学特征与絮体结构的分形特性。这些问题的研究与探讨，对改善传统絮凝方法难以去除的溶解性微污染有机物与絮体的沉淀性能提供了一种新的研究方法思路。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。 1材料与方法 1．1实验材料 纳米SiO2稳定分散液[配制方法见文献[17]：d约为30am，比表面积640m／g，呈三维硅石结构，使用前在高频超声波中超声震荡30min；无机混凝剂一聚合铝PAC[Al(O2H)C1，…]，PAC溶液配制浓度10％(质量浓度)；阴离子表面活性剂：十二烷基硫酸钠(sO2diumdO2decylsulfate，SDS)，分子式为cHO2SO2，Na，分子量288．38，临界胶束浓度CMC=8．2mmO2l／L；高岭土(化学纯)，粒径范围1～5／xm。 1．2原水的配制 将高岭土粉末用过夜静置自来水浸泡1周并间歇搅拌至颗粒均匀分散在水溶液中形成浓悬浊液。6NTU(SZD．2型浊度仪，上海)低浊水是由高速混合与稀释少量该浓悬浊液得到。在6NTU低浊水中加入SDS(浓度变化范围：0．5～10mg／L)充分搅拌后，再用1mO2l／L的NaO2H和HSO2调节至实验所需pH值制备原水。 1．3实验方法以及形态学特性的表征 在含有SDS的6NTU