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阴离子聚丙烯酰胺(APAM)和聚二甲基二烯丙基氯化铵(HCA)对给水厂污泥水分分布的影响及其与污泥颗粒的作用机制

环境科学学报 2021年第8期41卷 3121-3129页

作者：李明霜朱利军徐慧王东升中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049 清上(苏州)环境科技有限公司苏州215004

为比较APAM和HCA对给水厂污泥调理的效果并探究其作用机制,测定了污泥调理前后的毛细吸水时间(CST)、污泥比阻(SRF)、溶解性有机污染物含量(DOC)、Zeta电位和絮体粒径的变化情况,并结合三维荧光谱图、液相-有机碳联用(LC-OCD)、热重差热... 详细信息

为比较APAM和HCA对给水厂污泥调理的效果并探究其作用机制,测定了污泥调理前后的毛细吸水时间(CST)、污泥比阻(SRF)、溶解性有机污染物含量(DOC)、Zeta电位和絮体粒径的变化情况,并结合三维荧光谱图、液相-有机碳联用(LC-OCD)、热重差热法(TG-DTA)以及傅立叶红外(FTIR)的变化进行分析.结果表明,APAM和HCA的最佳投加量分别为0.05和0.10 g·L^(-1),与之对应的CST分别从71.0 s降到25.8 s和37.6 s,SRF从9.72×10^(12)m·kg^(-1)降到4.18×10^(12)m·kg^(-1)和5.70×10^(12)m·kg^(-1),APAM的调理效果占优.HCA仅可释放毛细水,而APAM可释放污泥的毛细水和表面吸附水.APAM通过氢键的吸附架桥形成大块絮体以改善污泥脱水性能,Zeta电位的升高和有机物的变化显示出电中和及去水化作用是HCA的主要调理机制.本研究结果可为给水厂污泥脱水有机药剂的选择提供数据基础.

关键词： APAM HCA 水分分布氢键去水化作用

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阳离子存在条件下超滤膜截留有机污染物的效能及机制

阳离子存在条件下超滤膜截留有机污染物的效能及机制

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作者：唐聪聪哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

超滤技术目前已被广泛用于去除水中的有机污染物,但其对有机污染物去除效能及机理因受水质条件影响而未形成统一规律。本研究主要考察在水中不同阳离子存在条件下,超滤膜对水中人工有机微污染物、天然有机污染物截留效能的变化规律及机... 详细信息

超滤技术目前已被广泛用于去除水中的有机污染物,但其对有机污染物去除效能及机理因受水质条件影响而未形成统一规律。本研究主要考察在水中不同阳离子存在条件下,超滤膜对水中人工有机微污染物、天然有机污染物截留效能的变化规律及机理,以期为提高膜截留有机污染物的效能及膜的抗污染性能提供理论指导。首先,选取双酚A (BPA)作为有机微污染物的模型污染物,考察了超滤膜对双酚A在不同阳离子及pH条件下的截留效能及机理。离子对BPA截留率的影响程度遵循感胶离子序,即Mg2+>Li+>Na+, H+>OH-。本实验利用水动力模型根据BPA溶质在膜上的传质行为评估了 BPA水化分子的斯托克斯半径。研究发现在不同离子(Na+,Li+, Mg2+, H+和OH-)存在情况下,BPA分子截留率明显下降。模型拟合结果显示,BPA水化分子的有效分子尺寸也相应减小。通过水动力模型拟合后,本研究认为这是由于加入的离子与溶质水化分子之间竞争水分子导致溶质分子部分去水化导致。这在宏观上导致了溶质截留率的降低。其次,选取富里酸作为水中天然有机污染物的模型污染物,考察了超滤膜在水中常见阳离子(Ca2+,Mg2+,K+和Na+)存在条件下对富里酸的截留效能及机理。本实验分别考察了过滤富里酸过程中膜通量的变化,膜反冲洗效果变化,富里酸截留率变化以及过滤后富里酸形成膜污染形貌变化,富里酸分子聚沉变化等。与纯富里酸溶液相比,溶液中加入单价无机氯化物(K+和Na+)后,溶液过滤通量有所降低,不可逆膜污染增多,膜通量恢复效果变差,富里酸截留率略有增加;而当溶液中加入二价无机氯化物(Ca2+和Mg2+)后,溶液过滤通量有所增加,且形成膜污染量虽有所增多,但膜污染容易清洗,膜通量恢复效果较好,富里酸截留率明显增加。利用激光粒度分析仪(LPS)分析溶液粒径分布得知,在二价无机盐离子存在情况下,富里酸大分子会发生显著聚沉现象并形成较大颗粒物,而单价无机盐离子的影响则相对很小。利用原子力显微镜(AFM)和扫描电镜-能谱(SEM-EDS)分析得知,单价无机盐离子能够使富里酸胶体粒子形成致密的凝胶层堵塞膜孔,二价无机盐离子则能够与富里酸胶体结合连接生成较大的颗粒,堆积形成疏松多孔的滤饼层。由于两种类型离子的作用影响不相同,导致了过滤过程宏观现象的显著差异。进而,本研究考察了水中阳离子存在条件下,双酚A与天然有机污染物共同存在时,超滤膜对上述两类污染物的截留效能及机理。研究发现,随着天然有机物浓度的增加,双酚A的截留率也在增加,且疏水性天然有机物(腐植酸)对双酚A截留率的提高效果优于亲水性天然有机污染物(富里酸)。另外,在混合溶液中加入无机电解质后,双酚A的截留率均有所降低。

关键词：双酚A 去水化作用富里酸膜污染阳离子

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