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一种根据絮凝剂投加量和Zeta电位值变化判断絮凝机理的方法

阅读：571发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种根据絮凝剂投加量和Zeta电位值变化判断絮凝机理的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种根据絮凝剂投加量和Zeta电位值变化判断絮凝机理的方法。采用方法的要点是先在高岭土溶液中加助凝剂快速搅拌，以充分分散药剂，再加入絮凝剂缓慢搅拌后静置，对静置得到的上清液分别测其浊度和Zeta电位值，根据絮凝剂投加量-浊度去除率和絮凝剂投加量-上清液Zeta电位值的变化曲线判断其絮凝机理。本发明提供的判断方法操作简便，与传统一次仅能判断一种絮凝机理的方法相比，具有采样数据点多，信息全面，准确性强，灵敏度高等优势，同时可为进一步挖掘絮凝剂的潜在特性，优化絮凝剂的结构设计提供理论和数据基础。，下面是一种根据絮凝剂投加量和Zeta电位值变化判断絮凝机理的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种根据絮凝剂投加量和Zeta电位值变化判断絮凝机理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将1g高岭土加入1L去离子水中，用预先配置好0.1mol/L盐酸和0.1mol/L 氧氧化钠溶液调节水体的pH，得到高岭土悬浊液模拟水样；
2)在9个200mL烧杯中各取在步骤1)得到的高岭土悬浊液模拟水样150mL，得到9个样品；
3)在步骤2)得到的9个样品中分别加入助凝剂快速搅拌3min，加入絮凝剂缓慢搅拌
7min，静置10min，得到上清液；
4)取步骤3)得到的上清液分别测其浊度和Zeta电位值，根据所得絮凝剂投加量-浊度去除率和絮凝剂投加量-上清液Zeta电位值的变化曲线判断其絮凝机理。
2.根据权利要求1所述的一种根据絮凝剂投加量和Zeta电位值变化判断絮凝机理的方法，其特征在于：所述的步骤1)中高岭土悬浊液模拟水样浓度为200mg/L，高岭土悬浊液模拟水样pH值4-12。
3.根据权利要求1所述的一种根据絮凝剂投加量和Zeta电位值变化判断絮凝机理的方法，其特征在于：所述的步骤3)中助凝剂为聚合氯化铝溶液，浓度为1g/L，投加量为4mL；絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺溶液，质量分数为1％，投加量为0.03-4.50mL。
4.根据权利要求1所述的一种根据絮凝剂投加量和Zeta电位值变化判断絮凝机理的方法，其特征在于：所述的步骤3)中快速搅拌的转速范围为350-450rpm，慢速搅拌的转速范围为100-200rpm。

说明书全文

一种根据絮凝剂投加量和Zeta电位值变化判断絮凝机理的

方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种判断絮凝机理的方法，特别涉及一种根据絮凝剂投加量和Zeta电位值变化判断絮凝机理的方法，属于环境工程技术领域。

背景技术

[0002] 我国正处在经济高速发展时期，工业废水排放总量迅猛增长，对水体的污染也日趋严重，妥善处理工业废水对于保护我国生态环境，实现经济可持续发展意义重大。絮凝剂是一种常用且重要的污水处理剂，是工业废水处理中固液分离的重要试剂，在工业污水处理中发挥着不可替代的作用。开发经济、高效的絮凝剂一直是水处理领域中的热点，也越来越受到相关行业的关注。

[0003] 絮凝机理作为絮凝化学研究中一个重要组成部分，对指导絮凝剂的开发和优化絮凝条件具有重要意义，不仅决定了絮凝剂能否有效地形成絮体，完成对待絮凝废水的处理，同时还直接决定了絮凝剂用量，这对水处理成本具有较大影响。因此，确立准确、高效、便捷的絮凝机理判断方法对于指导絮凝剂的研发具有重要意义。

[0004] 对絮凝机理的研究，主要是通过研究絮凝剂特性(如絮凝剂所带电荷类型、分子量，絮凝剂有效成分、分子结构、颗粒结构及粒度的大小、官能团以及絮凝剂与颗粒物之间的结合方式)和与所处理水质之间的关系实现。目前，絮凝剂絮凝机理的判断方法分为主要三类。最常用一类是红外光谱法，根据测定的官能团来判断絮凝机理。文献表明：羧基、羟基、甲氧基、氨基、磷酸等基团都是絮凝剂絮凝活性的关键部位，在絮凝过程中起着非常重要的作用。如果絮凝剂分子中含有大量的羧基、羟基和氨基等官能团，在相应条件下，絮凝剂会以阴离子或阳离子为主的形式存在，从而判断其主要絮凝机理是电中和作用、氢键离子键的键桥作用还是范德华力形成的架桥作用。另一种方法是扫描电镜，通过扫描电镜的图片观察，可看出絮凝前后颗粒物表面构象发生的变化和颗粒物的大小与紧实度的变化，甚至通过是否存在丝状结构可以看出是否属于架桥作用。第三种方法是絮凝过程中粒度分析，随着絮凝剂用量增加，小颗粒比例减少，大颗粒比例增加。在絮凝过程中，一些中等颗粒的微粒在絮凝剂用量加大后，其比例也有所减少，说明小颗粒微粒在加入絮凝剂后，形成颗粒较大的微粒，又通过架桥作用，使颗粒粒径增大，迅速沉降下来。单个的絮凝剂和悬浮物之间的结合，难以达到如此大的粒度，因此可判定在絮凝过程中，存在架桥作用。一般而言，大部分体系的絮凝过程不仅只有一种絮凝机理，而是多种机理共同作用的结果。截至目前，还未见到根据絮凝剂投加量-浊度去除率和絮凝剂投加量-上清液Zeta电位值的变化曲线判断絮凝机理的相关方法出现。因此，建立便捷、高效的絮凝机理判断方法，对研发高性能絮凝剂，提高废水处理效率意义重大。

发明内容

[0005] 针对现有的絮凝剂絮凝机理判断方法测试过程繁琐、灵敏度低、难以判读等不足，本发明建立一种根据絮凝剂投加量和Zeta电位值变化判断絮凝机理的方法，可简易比较出絮凝剂对于不同污染物絮凝机理的差异，有助于高性能絮凝剂的研发与应用。

[0006] 为实现上述目的，本发明的技术方案是采用以下步骤：

[0007] 1)将1g高岭土加入1L去离子水中，用预先配置好0.1mol/L 盐酸和0.1mol/L氧氧化钠溶液调节水体的pH，得到高岭土悬浊液模拟水样；

[0008] 2)在9个200mL烧杯中各取在步骤1)得到的高岭土悬浊液模拟水样150mL，得到9个样品；

[0009] 3)在步骤2)得到的9个样品中分别加入助凝剂快速搅拌3min，加入絮凝剂缓慢搅拌7min，静置10min，得到上清液；

[0010] 4)取步骤3)得到的上清液分别测其浊度和Zeta电位值，根据所得絮凝剂投加量-浊度去除率和絮凝剂投加量-上清液Zeta电位值的变化曲线判断其絮凝机理。

[0011] 所述的步骤1)中高岭土悬浊液模拟水样浓度为200mg/L，高岭土悬浊液模拟水样pH值4-12。

[0012] 所述的步骤3)中助凝剂为聚合氯化铝溶液，浓度为1g/L，投加量为4mL；絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺溶液，质量分数为1％，投加量为0.03-4.50mL。

[0013] 所述的步骤3)中快速搅拌的转速范围为350-450rpm，慢速搅拌的转速范围为100-200rpm。

[0014] 与背景技术相比，本发明具有的有益效果是：

[0015] (1)测试用样少、操作简便。由于浊度和Zeta电位测试所需的上清液用量不多，一定程度上减少了实验误差，测试用样少和自动化的检测方式使得操作便捷；

[0016] (2)测试范围广。与传统的一次仅能判断一种絮凝机理的方法相比，该判断方法通过对絮凝剂投加量-浊度去除率和絮凝剂投加量- 上清液Zeta电位值的变化曲线分析，可以判断出絮凝过程中存在的多种机理，扩大了测试范围，建立了简便、准确、测试范围广的判断技术；

[0017] (3)准确性强、灵敏度高。本发明通过测试不同絮凝剂投加量下上清液的浊度和Zeta电位值，得到絮凝剂投加量-浊度去除率和絮凝剂投加量-上清液Zeta电位值的变化曲线；采样的数据点多，得到的信息更全面，准确性更强，灵敏度更高；可以从曲线变化情况判断絮凝机理，实现了多角度、全方位评价。附图说明

[0018] 图1为实施例1中pH 4时，絮凝剂投加量-浊度去除率和絮凝剂投加量-上清液Zeta电位值的变化曲线；

[0019] 图2为实施例2中pH 7时，絮凝剂投加量-浊度去除率和絮凝剂投加量-上清液Zeta电位值的变化曲线；

[0020] 图3为实施例3中pH 12时，絮凝剂投加量-浊度去除率和絮凝剂投加量-上清液Zeta电位值的变化曲线。

具体实施方式

[0021] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

[0022] 实施例1:

[0023] 1)将1g高岭土加入1L去离子水中，用预先配置好的0.1mol/L 盐酸溶液调节水体的pH至4，得到浓度为200mg/L的高岭土悬浊液模拟水样；

[0024] 2)在9个200mL烧杯中各取在步骤1)得到的高岭土悬浊液模拟水样150mL，得到9个样品；

[0025] 3)在步骤2)得到的9个样品中分别加入浓度为1g/L的聚合氯化铝溶液助凝剂4mL，400rpm快速搅拌3min，分别加入质量分数为1％阴离子型聚丙烯酰胺溶液絮凝剂0.5、1.0、
1.5、2.0、2.5、3.0、 3.5、4.0、4.5mL，150rpm缓慢搅拌7min，静置10min，得到上清液；

[0026] 4)取步骤3)得到的上清液分别测其浊度和Zeta电位值，根据所得絮凝剂投加量-浊度去除率和絮凝剂投加量-上清液Zeta电位值的变化曲线判断其絮凝机理。

[0027] 实施例2:

[0028] 1)将1g高岭土加入1L去离子水中，用预先配置好的0.1mol/L 盐酸溶液调节水体的pH至7，得到浓度为200mg/L的高岭土悬浊液模拟水样；

[0029] 2)在9个200mL烧杯中各取在步骤1)得到的高岭土悬浊液模拟水样150mL，得到9个样品；

[0030] 3)在步骤2)得到的9个样品中分别加入浓度为1g/L的聚合氯化铝溶液助凝剂4mL，350rpm快速搅拌3min，分别加入质量分数为1％阴离子型聚丙烯酰胺溶液絮凝剂0.5、1.0、
1.5、2.0、2.5、3.0、 3.5、4.0、4.5mL，100rpm缓慢搅拌7min，静置10min，得到上清液；

[0031] 4)取步骤3)得到的上清液分别测其浊度和Zeta电位值，根据所得絮凝剂投加量-浊度去除率和絮凝剂投加量-上清液Zeta电位值的变化曲线判断其絮凝机理。

[0032] 实施例3:

[0033] 1)将1g高岭土加入1L去离子水中，用预先配置好的0.1mol/L 氧氧化钠溶液调节水体的pH至12，得到浓度为200mg/L的高岭土悬浊液模拟水样；

[0034] 2)在9个200mL烧杯中各取在步骤1)得到的高岭土悬浊液模拟水样150mL，得到9个样品；

[0035] 3)在步骤2)得到的9个样品中分别加入浓度为1g/L的聚合氯化铝溶液助凝剂4mL，450rpm快速搅拌3min，分别加入质量分数为1％阴离子型聚丙烯酰胺溶液絮凝剂0.03、
0.06、0.10、0.20、0.30、 0.40、0.50、1.00、1.50mL，200rpm缓慢搅拌7min，静置10min，得到上清液；

[0036] 4)取步骤3)得到的上清液分别测其浊度和Zeta电位值，根据所得絮凝剂投加量-浊度去除率和絮凝剂投加量-上清液Zeta电位值的变化曲线判断其絮凝机理。

[0037] 测试并制定由实施例1、2和3得到的絮凝剂投加量-浊度去除率和絮凝剂投加量-上清液Zeta电位值的变化曲线。图1、2和3为由实施例1、2和3得到的絮凝剂投加量-浊度去除率和絮凝剂投加量-上清液Zeta电位值的变化曲线结果。由图1和2可知，絮凝剂在pH 4 和7时的絮凝机理为以电中和作用为主导，辅以粘结架桥作用的絮凝机理；由图3可知，絮凝剂在pH 12时的絮凝机理为以静电簇作用为主导，辅以粘结架桥作用的絮凝机理。

[0038] 以上列举的仅是本发明的具体实施例。本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

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