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水中天然腐植酸的混凝过程和机理研究

王晓昌  金鹏康  
【摘要】:本文针对水中天然有机物的代表性物质一腐植酸的铝盐混凝处理过程,运用TOC、UV254作为评价处理效果的指标,通过PDA进行混凝过程在线监测,荧光检测法分析腐植酸与铝盐的结合状态,红外光谱法和气相色谱—质谱法分析水中有机物官能团,显微摄影法分析絮凝体形态学特征和粒度分布,计算机仿真模拟絮凝体成长过程,在建立引入絮凝体分形维数的絮凝动力学模型的基础上进行了腐植酸絮凝过程模拟。研究结果表明:腐植酸与铝盐的反应在弱酸性(pH=5.0)条件下主要为共聚络合反应,而在中性(pH=7.0)条件下主要为吸附与网扫絮凝,弱酸性pH是腐植酸混凝的最佳条件;弱酸性条件下的共聚络合反应能有效去除水中含羧酸基和部分含羟基的有机物,而中性条件下大量含羧酸基的有机物仍残存于水中;在弱酸性条件下形成的絮凝体的分形维数(Df=1.43)明显大于中性条件下絮凝体的分形维数(Df=1.17),说明弱酸性条件下形成的絮凝体更为密实;腐植酸絮凝体的粒径分布可用对数正态分布函数表征且絮凝体的成长过程符合有限扩散凝聚+有限扩散集团凝聚(DLA-DLCA)的规律,模拟絮凝体与实测絮凝体具有相似性;将分形维数引入Smoluchowski方程,建立了混凝动力学方程并进行了混凝过程的动力学模拟,计算结果揭示了絮凝体成长过程中分形维数随粒径增大而逐渐减小的规律,这与实验观测结果是吻合的。

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