新型聚合锆盐絮凝剂的制备与复合性能研究

Coagulants with high efficiency are always of great importance for the water treatment technology. The study on novel inorganic polymer coagulants has become an issue of great concern in the worldwide environment filed. In this project, a novel polymerized zirconium coagulants and its composite coagulants were developed, which is the first attempt to explore the feasibility of polymerization of zirconium salt. The preparation of the above coagulants were optimized by evaluation of the effects of the ratios of different metal composition, basicity as well as composition approaches. Besides, the coagulation performance for the removal of turbidity and arsenic was studied, respectively, to identify the optimal utilization conditions and removal efficiency for each prepared coagulant. In addition, the physical and chemical properties of the polymeric/composite zirconium coagulants were investigated by multiple analysis methods. Finally, the coagulation mechanism for the removal of different contaminants was studied.

高效的水处理药剂与材料始终是水处理技术领域中重要的研究方向，其中新型无机高分子絮凝剂的研究逐渐成为国内外研究的热点。本课题首次提出采用慢速滴碱法制备聚合锆盐絮凝剂，并与铁、铝盐复合制备复合絮凝剂。通过研究制备过程中不同组分配比、盐基度和复合方法对混凝性能的影响，优化聚合锆盐絮凝剂及其复合药剂的制备工艺参数；考察聚合锆盐絮凝剂除浊、除砷效能，确定最佳使用条件及去除效率；运用多种分析测试手段进行表征，研究聚合锆盐絮凝剂优势水解产物，复合药剂不同组分间的相互作用以及不同污染物混凝过程的作用机理。

主要研究内容：.聚合氧氯化锆（PZOC）是一种新型无机高分子絮凝剂。针对当前复杂的污染物和水质条件（如低温低浊水、微污染含砷源水等），聚合锆盐絮凝剂及其复合药剂处理效果好于传统絮凝剂，因而具有重要的研究价值和开发前景。本研究以制备高分子聚合锆盐絮凝剂为目标，通过慢速加碱法调节传统锆盐的盐基度，着重考察了不同制备条件下药剂除浊、除砷性能影响，进而提出以传统铝盐、铁盐复合锆盐絮凝剂的强化混凝工艺，通过研究新型锆盐絮凝剂的絮凝性能及其影响因素，确定制备工艺及其复合工艺主要参数。重点研究新型聚合锆盐絮凝剂絮凝优势形态，通过复合及复配工艺强化混凝过程，对于目标污染物达到有效、快速的处理效果，进一步提升锆盐絮凝性能。.重要结果：.首次提出新型无机高分子聚合锆盐絮凝剂PZOC，制备了一系列聚合锆盐及其复合药剂、着重考察了聚合锆盐絮凝剂的制备工艺参数，药剂除砷、除浊性能以及复合与复配工艺的影响。通过研究发现慢速加碱法0.1 ml/min可提高絮凝剂盐基度1.4，然而盐基度过高会导致絮凝剂稳定性下降，聚合锆盐絮凝剂制备的最佳盐基度为0.9。.研究发现通过制备锆盐复合絮凝剂亦可提高药剂盐基度。聚合铝锆复合絮凝剂的处理效果优于单独投加铝盐或锆盐的处理效果，引入铝离子到聚合锆盐絮凝剂中，可以起到增强絮凝效果的作用。铝锆比例为6:4时絮凝剂的絮凝性能最佳。当反应温度为80℃，无论先加铝盐还是先加锆盐，可调节复合铝锆絮凝剂的盐基度至1.2。另外，聚合铝锆复合絮凝剂比复配投加铝锆时的处理效果都好，但是无论先加铝盐还是先加锆盐对絮凝效果无明显影响。.科学意义：.目前国内外关于锆盐絮凝剂的研究及应用还仅局限于单体形态，聚合形态的锆盐絮凝剂的制备及其复合性能的研究报道十分有限。聚合锆盐絮凝剂是一类利用锆盐通过人工强制水解，预制聚合而成的新型水处理药剂。锆盐金属阳离子由于较高的正电荷性能使其具备成为新型絮凝剂的可能。本项目的正是探讨了金属盐及过渡金属盐在部分水解过程中的所产生的新生态羟基水解产物的形态及其在水处理应用过程中的絮凝性能。