富含Al13與活性氯絮凝劑混凝除砷性能及機(jī)制研究.pdf

1、混凝具有優(yōu)異的去除效果，被廣泛應(yīng)用于飲用水的處理工藝中。目前最常用的絮凝劑有鋁鹽和鐵鹽，在以往的研究與應(yīng)用中鐵鹽應(yīng)用較多，而鋁鹽相對(duì)應(yīng)用較少。最近幾年，隨著無機(jī)高分子絮凝劑及鋁絮凝形態(tài)學(xué)的研究與發(fā)展，使鋁鹽絮凝劑的研究與應(yīng)用越來越廣泛深入。本研究針對(duì)飲用水中砷(As(Ⅲ)和As(Ⅴ))去除效率低以及As(Ⅲ)難去除的難題，選用傳統(tǒng)鋁鹽三氯化鋁(AlCl3)、電解自制的不同Al13含量的聚合氯化鋁（PACl1和PACl2）和富含Al13與

2、活性氯的復(fù)合絮凝劑(PACC)為絮凝劑，研究混凝過程鋁形態(tài)的轉(zhuǎn)化與分布對(duì)混凝效能的影響和混凝機(jī)制，同時(shí)研究富含Al13和活性氯的PACC對(duì)含As(Ⅲ)水樣的混凝效能和機(jī)制。
　　 結(jié)果表明，pH影響混凝過程鋁形態(tài)的分布與轉(zhuǎn)化，從而對(duì)混凝除砷效能產(chǎn)生重要影響。絮凝劑投入水中后鋁形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化后的鋁形態(tài)分布特征與初始絮凝劑鋁形態(tài)和水樣pH值有關(guān)。高Al13形態(tài)的PACl2在混凝過程保持形態(tài)穩(wěn)定，始終以Al13為主要存在形態(tài)，傳統(tǒng)

3、鋁鹽AlCl3在弱酸性至中性條件下原位水解產(chǎn)生大量Al13形態(tài)。預(yù)制Al13和原位水解Al13都是混凝過程最有效的凝聚-絮凝成分，Al13形態(tài)含量與砷去除效率成正比。鋁鹽混凝除砷作用機(jī)制主要通過共沉淀和表面吸附作用完成，絮體特性是影響除砷效能重要因素。預(yù)制Al13和原位水解Al13影響混凝過程絮體的粒徑大小及形貌特征，從而影響混凝效果。pH6.0時(shí)，原位水解Al13(AlCl3)所形成的絮體結(jié)構(gòu)松散，表面粗糙，而預(yù)制Al13(PACl2

4、)所形成的絮體結(jié)構(gòu)緊密，表面光滑，并且AlCl3比PACl2所形成的絮體的粒徑、比表面積、孔容、孔徑較大，因此導(dǎo)致AlCl3的絮體吸附容量大于PACl2絮體的吸附容量，從而導(dǎo)致兩者混凝效果不同。
　　 富含Al13與活性氯的PACC對(duì)As(Ⅲ)去除良好。對(duì)于初始As(Ⅲ)濃度為300μg/L的模擬水樣，PACC投量為4 mg Al/L（含有效氯1.2 mg Cl2/L）時(shí)As(Ⅲ)去除率達(dá)到89.3％，當(dāng)PACC投量為8 mg

5、Al/L(含有效氯2.4 mg Cl2/L)時(shí)，As(Ⅲ)去除率達(dá)到99.1％，剩余As(Ⅲ)濃度為2.7μg/L，滿足了我國(guó)目前使用的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)的要求。研究發(fā)現(xiàn)，pH=8.3時(shí)氧化速率最快，在pH=8.3的條件下，對(duì)于初始As(Ⅲ)濃度為300μg/L的模擬水樣，As(Ⅲ)完全被活性氯氧化為As(Ⅴ)以及As(Ⅴ)通過混凝過程完全被去除時(shí)Cl2∶Al的理論比值為1∶11。腐殖酸(HA)存在時(shí)混凝效

6、果受到負(fù)面影響，通過增加絮凝劑投加量來增加絮體表面吸附位點(diǎn)，從而可以降低這種影響?？傷u代烴總的產(chǎn)量都不高，沒有超過國(guó)家消毒副產(chǎn)物規(guī)定濃度的上限。Al∶Cl2越低，水樣中所含總鹵代烴越少。
　　 鋁絮凝形態(tài)的研究為優(yōu)化混凝提供了理論依據(jù)，為未來飲用水除砷工藝提供了重要的參數(shù)指導(dǎo)和技術(shù)支持。PACC是一種雙重功效的新型高效水處理藥劑，能夠同時(shí)達(dá)到活性氯氧化As(Ⅲ)和高Al13聚合氯化鋁混凝去除As(Ⅴ)的目的，為實(shí)現(xiàn)混凝過程中氧化