【摘要】：近幾年來(lái)海洋綠潮頻繁暴發(fā),嚴(yán)重威脅了沿海漁業(yè)及旅游業(yè)的發(fā)展。滸苔作為主要的海洋綠潮副產(chǎn)物,探索其再利用的有效途徑,對(duì)它帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題及經(jīng)濟(jì)問(wèn)題具有非常重要的意義。本文秉承以廢治廢的原則,研發(fā)出了一種高效、安全、低毒、價(jià)廉的新型助凝劑-滸苔多糖(Ep),并將其與鋁鹽混凝劑復(fù)配使用應(yīng)用于水處理工藝中。系統(tǒng)的探討了滸苔多糖的制備方法,并針對(duì)不同待處理水樣討論滸苔-鋁鹽的混凝效能,產(chǎn)生的絮體特性及其作用機(jī)制,明確了Ep對(duì)不同水體的最佳混凝條件。此外,本文還將Ep應(yīng)用于混凝-超濾工藝中,探討其對(duì)超濾單元膜污染的影響,為這種新型助凝劑在實(shí)際超濾工藝中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和運(yùn)行支持。最后,本文將這種新型助凝劑與市面上最常見(jiàn)的助凝劑進(jìn)行混凝效能和行為的對(duì)比,分析其在混凝機(jī)理及絮體性能方面的不同之處。本文的主要研究結(jié)果總結(jié)如下：(1)采用成本較低且操作起來(lái)簡(jiǎn)單方便的水浴浸提法提取滸苔多糖。經(jīng)過(guò)單因素實(shí)驗(yàn),優(yōu)選出滸苔多糖的最佳提取條件為：固液比1：75,水浴溫度90。C,提取時(shí)間為4 h。提取液經(jīng)過(guò)離心及乙醇沉淀即可得白色的粉末-滸苔多糖。經(jīng)過(guò)復(fù)合和復(fù)配使用方式的混凝效能對(duì)比研究,發(fā)現(xiàn)滸苔多糖與傳統(tǒng)混凝劑最佳的使用方式是復(fù)配使用,具體來(lái)說(shuō)為先投加混凝劑,30 s后投加滸苔多糖助凝劑,在此情況下可以最大限度的發(fā)揮滸苔多糖的助凝效能。(2)特定量的滸苔多糖作為助凝劑使用可以增強(qiáng)混凝效能,提高出水水質(zhì)。對(duì)于腐殖酸-高嶺土模擬水樣來(lái)講,滸苔單獨(dú)作為混凝劑使用時(shí)所得的混凝效果并不理想,而與硫酸鋁(AS)復(fù)配使用時(shí),濁度及有機(jī)物的去除率都得到明顯的提高。AS與Ep最優(yōu)投加量為10和0.1 mg/L,滸苔多糖的最佳作用pH為6,且在整個(gè)pH范圍內(nèi),AS-Ep的混凝效能均高于單獨(dú)使用AS時(shí)的效率。對(duì)于分散黃和活性翠藍(lán)印染廢水模擬水樣,最佳的混凝劑分別為AS和氯化鋁(AC)。AS-Ep和AC-Ep的性能高于A(yíng)S和AC,可以在較大的投加量范圍內(nèi)得到較好的混凝效能,且最佳pH分別為7和6。對(duì)于腐殖酸-納米銀模擬納米重金屬?gòu)U水水樣,Ep的使用同樣發(fā)揮了較好的助凝效能。在0.2 mg/L的投加量下,Ep可以同時(shí)提高混凝出水中納米銀和腐殖酸的去除率,降低上清液的剩余濁度。滸苔自身的線(xiàn)性大分子結(jié)構(gòu)及羥基、羧基等,使絮體在吸附和架橋的作用下聚集變成較大顆粒得以沉降。而納米銀則是通過(guò)表面吸附附著在絮體上或者通過(guò)與鋁鹽水解產(chǎn)物的絡(luò)合作用得到去除。對(duì)于引黃水庫(kù)水實(shí)際水樣,不同類(lèi)型的混凝劑對(duì)其混凝效能差別較大,最佳混凝劑為AS,且Ep作為助凝劑與AS復(fù)配使用后,濁度、DOC和UV254的去除率均得到一定程度的提高,隨著Ep投加量的增加,對(duì)AS的助凝效能表現(xiàn)出先增長(zhǎng)而后下降的趨勢(shì)。Ep最佳投加量為0.3 mg/L。(3)通過(guò)對(duì)滸苔-鋁鹽混凝動(dòng)力學(xué)的研究發(fā)現(xiàn),Ep作為助凝劑的使用,可以顯著增大混凝過(guò)程中產(chǎn)生的絮體粒度,提高絮體特性。對(duì)于腐植酸-高嶺土模擬水樣,投加Ep時(shí)絮體在破碎后的絮體粒度較大,并且恢復(fù)后的粒度也顯著增大。此外Ep作為助凝劑使用后,系統(tǒng)產(chǎn)生的絮體強(qiáng)度略有增加,且趨于一個(gè)穩(wěn)定值,隨著投加量的增加變化并不明顯。對(duì)于分散黃和活性翠藍(lán)兩種模擬染料廢水水樣,Ep的使用可以增大絮體的強(qiáng)度,且pH對(duì)絮體特性影響較大。絮體粒徑、生長(zhǎng)速度及強(qiáng)度因子均隨著pH的升高展現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì),在中性和弱酸性條件下表現(xiàn)出較好的性能。對(duì)于納米銀模擬水樣,Ep的投加改善了絮體的結(jié)構(gòu),可提高絮體的生長(zhǎng)速率、平衡粒徑、恢復(fù)性能,但是抗破碎能力略有下降。絮體粒徑及生長(zhǎng)速度隨著pH的增大呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì),在pH為6時(shí)最佳。同時(shí),所產(chǎn)生絮體的強(qiáng)度因子和恢復(fù)因子則隨著pH的升高而逐漸變小,pH較低時(shí)抗剪切能力和恢復(fù)能力都較優(yōu)。對(duì)于引黃水庫(kù)水實(shí)際水樣,Ep的使用增大了絮體的強(qiáng)度,因而可以承受更大程度的水力動(dòng)蕩,在一個(gè)較寬的范圍內(nèi)保證水處理效能。在相同的剪切力條件下,AS-Ep絮體的恢復(fù)因數(shù)比AS混凝系統(tǒng)的絮體高,說(shuō)明其恢復(fù)能力較強(qiáng)。當(dāng)剪切時(shí)間較短時(shí),絮體恢復(fù)能力較好,AS-Ep較AS生成絮體的恢復(fù)因數(shù)高,說(shuō)明前者的絮體恢復(fù)能力強(qiáng)于后者,然而較長(zhǎng)的剪切時(shí)間不利于絮體恢復(fù)。(4)當(dāng)滸苔多糖應(yīng)用于混凝-超濾聯(lián)用工藝時(shí),與單獨(dú)使用混凝工藝時(shí)的出水水質(zhì)指標(biāo)相比,經(jīng)過(guò)超濾單元過(guò)濾的水樣具有更低的濁度和更高的有機(jī)物去除率。另一方面,滸苔助凝劑的加入增加了絮體粒度,產(chǎn)生了分形維數(shù)較低的絮體。低的分形維數(shù)意味著絮體具有更多的開(kāi)放式分支結(jié)構(gòu),在超濾膜表面形成濾餅層透水性能較好,表面膜阻力降低。因此Ep的使用減小了對(duì)膜的污染,進(jìn)一步提升了膜通量。這對(duì)實(shí)際水樣尤其是實(shí)際的飲用水水樣來(lái)講是非常有利的,因?yàn)樗袣堄嘤袡C(jī)物的降低可以降低后續(xù)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物的風(fēng)險(xiǎn),更好的保障飲用水的安全性。(5)將滸苔多糖作為一種新型的助凝劑,與傳統(tǒng)助凝劑的助凝效能和產(chǎn)生的絮體特性進(jìn)行對(duì)比研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ep可以達(dá)到與傳統(tǒng)助凝劑相當(dāng)?shù)闹Ч?甚至優(yōu)于傳統(tǒng)助凝劑。在腐植酸-高嶺土模擬水樣的燒杯實(shí)驗(yàn)中,Ep的添加能夠提高混凝效果,在各自最優(yōu)投加量下,對(duì)有機(jī)物的去除來(lái)講,Ep可以得到與傳統(tǒng)助凝劑聚丙烯酰胺(PAM)、海藻酸鈉(SA)相當(dāng)?shù)娜コЧ�。在引黃水庫(kù)水實(shí)際水樣的處理過(guò)程中,Ep對(duì)有機(jī)物和溶解性有機(jī)碳均具有較高的去除率,且與PAM和SA的助凝效果相當(dāng)。Ep,PAM和SA的投加都能夠明顯提高產(chǎn)生絮體的粒徑和生長(zhǎng)速度,且Ep使用時(shí)產(chǎn)生的絮體粒度和絮體的生長(zhǎng)速度顯著高于PAM及SA。另一方面,Ep產(chǎn)生絮體的強(qiáng)度因子略低于傳統(tǒng)助凝劑,而產(chǎn)生的絮體具有更密實(shí)的結(jié)構(gòu),因此沉降性能較好。(6)相對(duì)于市場(chǎng)上售價(jià)較高的PAM和SA來(lái)講,Ep的制備成本較低,因?yàn)槠湓蠞G苔可以免費(fèi)獲取,而水浴和醇沉成本也較低。相對(duì)于PAM和SA等傳統(tǒng)助凝劑,Ep作為新型助凝劑對(duì)濁度、重金屬和溶解性有機(jī)碳均具有較高的去除率。因此Ep可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的助凝劑,作為一種新型的藥劑用于水處理過(guò)程中,與鋁系混凝劑復(fù)配使用,提高混凝效果。在達(dá)到相同混凝效能的前提下,Ep的使用可大幅度減少混凝劑的投加量,這將大大降低混凝成本。此外,在飲用水的處理過(guò)程中,藥劑的安全性是非常重要的,滸苔多糖從天然植物中提取,為無(wú)毒副作用的天然的高分子助凝劑,具有較高的生物安全性和易降解性,在飲用水源的處理過(guò)程中,Ep的這種優(yōu)勢(shì)更為明顯。除去Ep的成本優(yōu)勢(shì),這也是Ep優(yōu)于其他助凝劑的另一個(gè)方面。
【圖文】：

逡逑本節(jié)對(duì)z1苔的生殖特性做較為簡(jiǎn)單的介紹：z1苔屬藻類(lèi)生活史為雙元同形，逡逑并多呈現(xiàn)出綠色，其細(xì)胞及藻體的性狀如下圖２－１所示。不同種類(lèi)的z1苔形狀略逡逑有差異。Ｗ最為常見(jiàn)的條游苔為例，辯苔的藻體為單條，或有分支，圓管狀中空，逡逑有時(shí)候部分稍扁。z1苔細(xì)胞內(nèi)有一個(gè)細(xì)胞核和一個(gè)片狀色素體，其藻體無(wú)柄。在逡逑我國(guó)巧苔主要生活于海水和半咸水中，，常見(jiàn)的游苔屬約有四十種。z1苔在我國(guó)分逡逑布非常廣泛，在南北各海區(qū)，山東、江寧、福建、廣西、臺(tái)灣化及浙江等省份均逡逑有z1苔分布。逡逑１０逡逑

山東大學(xué)博±學(xué)位論文逡逑ｍｒ逡逑圖２－１z1苔的生物學(xué)特性逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ邋ｃｈａｒａｃ１：ｅｒｉｓｔｉｃ邋ｏｆ邋Ｅｎ化ｒｏｍｏｒｐｈａ逡逑２．３．２滿(mǎn)苔綠潮及其危害逡逑由于近年來(lái)全球氣候的變化，水體富營(yíng)養(yǎng)化程度增加，大型海洋綠藻過(guò)量生逡逑長(zhǎng)的現(xiàn)象越來(lái)越常見(jiàn)，相對(duì)于海洋赤潮來(lái)講這種現(xiàn)象稱(chēng)為海洋綠潮。據(jù)報(bào)道稱(chēng)，逡逑綠潮的暴發(fā)主要是源于綠藻口石魏科的石茹屬和奲苔屬等大型海藻。近幾年來(lái)，逡逑受綠潮影響的國(guó)家數(shù)量正在逐步上升。截止到到目前為止，已經(jīng)有將近四十個(gè)國(guó)逡逑家、一百多個(gè)地區(qū)受到綠潮的影響。因而海洋綠潮問(wèn)題己經(jīng)逐步成為世界性的生逡逑態(tài)問(wèn)題［６２－氣逡逑綠潮藻在漂浮狀態(tài)下對(duì)海水具有凈化作用，當(dāng)其大量繁殖和高速生長(zhǎng)時(shí)可不逡逑斷吸收和富集海水中的氮a惖扔鎦�，汽R攪碩躍植亢Ｓ蛩寰換淖饔謾Ｒ蟈義洗�，２０侍m停罰澳甏桌�，石葬属藻类被写夃国家用来峨E詈蛻纖猩義銜錒

本文編號(hào)：2653734