高分子混凝剂及混凝技术

《高分子混凝剂及混凝技术》介绍了多种高分子混凝剂的制备、检测及混凝效果研究。聚丙烯酰胺（PAM）是一类被广泛应用于水处理和污泥脱水的有机高分子混凝剂，其根据所带电荷性质可以分为阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺以及两性离子型聚丙烯酰胺，每一类聚丙烯酰胺都有各自的优缺点和应用范围。大量科学研究与工程实践证明，由于合成方法的不同，聚丙烯酰胺所表现出来的性质差异较大，且其应用效果也不尽相同。不仅可以用作常规污泥脱水机，还能够对水体中有机物进行去除。 壳聚糖在自然界中含量仅次于纤维素，属生物多糖物质，是一种含游离氨基和羧基等活性基团的天然阳离子高分子聚合物，化学和生物学性质优良(生物活性、生物相容性、生物降解性等很强)，对重金属的络合与吸附能力优良，因此被广泛用于制备混凝剂单体或直接作为混凝剂使用。 还原型谷胱甘肽广泛存在于动、植物及微生物细胞中，由谷氨酸、半胧氨酸及甘氨酸组成，含巯基、氨基等基团，对重金属的络合能力很强，可作为功能性水处理药剂的合成单体。将其与壳聚糖或聚丙烯酰胺进行聚合，能够合成新的功能性混凝剂。 常规无机混凝剂具有性能稳定、可靠等优点，但常规铝盐、铁盐混凝剂，例如硫酸铝、硫酸铁，在使用过程中存在药剂投加量大、污泥处理处置难度大、低温易结晶等缺点。钛盐作为一种新型混凝剂的研发受到了研究者的广泛关注，初步研究发现，将钛盐引入到铁基铝基混凝剂中，钛离子可以取代部分的铁离子、铝离子，并且钛离子具有水解聚合为多核高分子聚合产物的优势，能够和铁离子、铝离子一起产生良好的吸附电中和作用，改善单独铁基铝基混凝剂的不足，提高其混凝性能。据报道含钛混凝剂处理后水中钛的残留量极低，且无生物毒性，而且回收混凝过程中产生的污泥，通过高温煅烧能够制备具有优良光催化活性的纳米TiO2材料，具有环境友好的优点。

混凝沉降法作为提高水处理效率和水质净化的一种最经济、简便的方法备受关注，混凝剂的种类和性质是混凝处理效果好坏的关键因素。与无机混凝剂相比，有机混凝剂具有用量小、混凝效率高、pH适用范围宽、形成絮体快、絮体体积大且密实度高等优点。其中聚丙烯酰胺（PAM）混凝剂是一类被广泛应用于水处理和污泥脱水的有机高分子混凝剂，根据其所带电荷性质可以分为阳离子型、阴离子型、非离子型以及两性离子型，每一类聚丙烯酰胺混凝剂都有各自的优缺点和应用范围。大量科学研究与工程实践证明，由于合成方法的不同，聚丙烯酰胺所表现出来的性质差异较大，且其应用效果也不尽相同。不仅可以用作常规污泥脱水机，还能够对水体中有机物进行去除。
壳聚糖在自然界中含量仅次于纤维素，属生物多糖物质，是一种含游离氨基和羧基等活性基团的天然阳离子高分子聚合物，化学和生物学性质优良(生物活性、生物相容性、生物降解性等很强)，对重金属的络合与吸附能力强，因此被广泛用于制备混凝剂单体或直接作为混凝剂使用。
还原型谷胱甘肽广泛存在于动、植物及微生物细胞中，由谷氨酸、半胧氨酸及甘氨酸组成，含巯基、氨基等基团，对重金属的络合能力很强，可作为功能性水处理药剂的合成单体。将其与壳聚糖或聚丙烯酰胺进行聚合，能够合成新的功能性混凝剂。
常规无机混凝剂具有性能稳定、可靠等优点，但常规铝盐、铁盐混凝剂，例如硫酸铝、硫酸铁，在使用过程中存在药剂投加量大、污泥处理处置难度大、低温易结晶等缺点。钛盐作为一种新型混凝剂的研发受到了研究者的广泛关注，初步研究发现，将钛盐引入到铁基铝基混凝剂中，钛离子可以取代部分的铁离子、铝离子，并且钛离子具有水解聚合为多核高分子聚合产物的优势，能够和铁离子、铝离子一起产生良好的吸附电中和作用，改善单独铁基铝基混凝剂的不足，提高其混凝性能。据报道含钛混凝剂处理后水中钛的残留量极低，且无生物毒性，而且回收混凝过程中产生的污泥，通过高温煅烧能够制备具有优良光催化活性的纳米TiO2材料，具有环境友好的优点。
本书是作者所在课题组近6年来和数位硕士研究生在混凝剂领域从基础理论研究到制备工艺探索的研究成果总结而成，愿本书的出版能够为混凝剂的发展起到促进作用，也希望能够为广大科研工作者开展相关工作提供参考。
全书共有10章，分别介绍了阳离子聚丙烯酰胺类混凝剂及其对苯酚的去除；能够捕集重金属的有机混凝剂（包括壳聚糖谷胱甘肽、聚丙烯酰胺谷胱甘肽）；聚合硫酸铝钛、聚硅酸氯化铝钛、聚合氯化铝镁钛等的制备及水处理效果；高铁酸钾以及复合混凝剂聚钛氯化铝阳离子聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝铁及其与聚丙烯酰胺谷胱甘肽复合后的形态分析及水处理效果研究。
鉴于时间和精力有限，书中资料收集和写作过程中难免有所疏漏和不妥之处，敬请广大专家和读者多多批评指正。

著者
2020年4月

《高分子混凝剂及混凝技术》介绍了多种高分子混凝剂的制备、检测及混凝效果研究。主要包括阳离子聚丙烯酰胺类混凝剂及其对苯酚的去除；能够捕集重金属的有机混凝剂（包括壳聚糖谷胱甘肽、聚丙烯酰胺谷胱甘肽）；聚合硫酸铝钛、聚硅酸氯化铝钛、聚合氯化铝镁钛等的制备及水处理效果；高铁酸钾以及复合混凝剂聚钛氯化铝阳离子聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝铁及其与聚丙烯酰胺谷胱甘肽复合后的形态分析及水处理效果研究。
《高分子混凝剂及混凝技术》可供从事混凝技术研究的科研人员参考。

第1章绪论001
1.1混凝剂分类及发展趋势001
1.2混凝机理006
参考文献007

第2章壳聚糖谷胱甘肽010
2.1壳聚糖-谷胱甘肽的制备010
2.2壳聚糖-谷胱甘肽制备条件优化011
2.3响应面优化实验设计013
2.4壳聚糖-谷胱甘肽结构表征017
2.5近红外光谱法测定巯基含量019
2.6壳聚糖-谷胱甘肽混凝效果及机理023
参考文献030

第3章聚丙烯酰胺谷胱甘肽032
3.1PAM-GSH的制备原理与步骤032
3.2混凝实验033
3.3Mn（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）的检测方法033
3.4PAM-GSH的表征034
3.5PAM-GSH去除Mn（Ⅱ）效果研究036
3.6PAM-GSH正交实验去除Cd（Ⅱ）效果研究039
参考文献040

第4章聚合硫酸铝钛〖JY。〗041
4.1聚合硫酸铝钛的制备041
4.2制备条件对Al形态与混凝效果的影响042
4.3混凝剂的结构与形态表征分析045
参考文献048

第5章聚硅酸氯化铝钛050
5.1聚硅酸氯化铝钛的制备050
5.2制备条件对Al形态与混凝效果的影响051
5.3混凝剂PATC的结构与形态表征分析054
5.4PATC絮凝效果正交试验设计与分析057
5.5聚硅酸氯化铝钛-聚二甲基二烯丙基氯化铵的制备060
5.6PATC-PDMDAAC的结构与形态表征分析060
5.7混凝剂PATC-PDMDAAC的絮凝性能评价066
参考文献077

第6章聚磷氯化铁镁钛079
6.1聚磷氯化铁镁钛的制备与表征079
6.2制备条件对Fe形态与混凝效果的影响081
6.3混凝剂结构与形态表征分析086
参考文献089

第7章聚合氯化铝镁钛091
7.1聚合氯化铝镁钛的制备091
7.2制备条件对Al形态与混凝效果的影响092
7.3PCAMT的结构与形态表征分析095
参考文献098

第8章聚钛氯化铝-阳离子聚丙烯酰胺100
8.1聚钛氯化铝-阳离子聚丙烯酰胺（PTA-CPAM）的制备100
8.2混凝剂的表征101
8.3PTA-CPAM净水性能研究104
参考文献107

第9章高铁酸钾109
9.1高铁酸钾的制备109
9.2高铁酸钾结构与形态表征110
9.3高铁酸钾对Mn（Ⅱ）的去除111
参考文献114

第10章聚合硫酸铝铁116
10.1聚合硫酸铝铁的制备116
10.2聚合硫酸铝铁合成条件确定117
10.3聚合硫酸铝铁对腐殖酸去除效果研究119
10.4PAM-GSH-PAFS的制备122
10.5PAM-GSH-PAFS结构与形态表征123
10.6PAM-GSH-PAFS对Mn（Ⅱ）与DOM去除的影响132
参考文献135