壳聚糖与皂土复配对莲子心药液絮凝效果影响

在最佳实验温度下,以絮凝率和絮体分形维数为表征,研究壳聚糖与皂土复配对莲子心水提液絮凝效果的影响.温度实验表明:随着温度的升高,絮凝率先升高后降低.在实验温度为38℃时,絮凝率最高,絮凝率为84%.絮凝率对比实验表明:壳聚糖与皂土复配能有效地提高絮凝率,降低成本.当4 m L(0.690 g/L)壳聚糖复配4 m L(7.407 g/L)皂土时絮凝率最高,为93%,比只加壳聚糖实验絮凝率高9%.实验中,必须先投加皂土,再投加壳聚糖,否则药液会更加浑浊.对分形维数分析可以得出:壳聚糖与皂土复配能有效地提高絮体的分形维数,改善絮体的性质.当4 m L(0.690 g/L)壳聚糖复配4 m L(7.407 g/L)皂土时分形维数最高,为1.936,比只加壳聚糖实验分形维数提高了0.484.实验结果表明:壳聚糖与皂土复配絮凝方式优于只加壳聚糖单因素絮凝方式.     

基于分形理论的有机高分子絮凝

在改性天然高分子絮凝剂（CSAX）处理同时含Cu^2＋和高岭土的悬浊液的废水絮凝实验中,显微镜照片研究显示絮凝体的表面和内部具有高度不规则性,絮凝体的形成过程具有分形特征.通过实验研究絮凝体的特性和分形维数之间的关系,分析了絮凝体的分形特征,在原水浊度为100 NTU,pH值为5.0,Cu^2＋的浓度为25 mg/L,CSAX的投加量为30 mg/L的条件下,CSAX的絮凝效果最好,形成絮凝体的分形维数为2.0.证明可以通过监测絮凝体的分形维数来控制絮凝过程.     

基于分形维数确定高效减水剂饱和掺量

通过测试掺加高效减水剂的水泥絮凝颗粒粒度分布,分析了絮凝颗粒的分形特征,探讨分形维数(Df)与高效减水剂掺量间的关系.结果发现,当减水剂掺量达某范围,分形维数出现突变,突变处对应的减水剂掺量与净浆流动度测定减水剂饱和掺量吻合良好.因此可采用分形维数来确定高效减水剂在水泥净浆中的饱和掺量.     

给水絮凝处理中壳聚糖的助凝作用和机理

为能高效除浊,又能去除水中有机污染物,将无机絮凝剂聚合氯化铝与天然高分子絮凝剂壳聚糖协同使用,用于自来水厂的给水絮凝处理.考察助凝剂壳聚糖投加量、pH、壳聚糖相对分子质量等因素对浑浊度和有机物去除效果的影响,采用微电泳仪测定了絮凝过程中溶液Zeta电位的变化,通过电子显微镜和im-ageJ图像处理软件,对絮体形态进行分析.结果表明,在以黄河水为水源的自来水厂的给水絮凝处理中,以壳聚糖(CTS)作为聚合氯化铝(PAC)的助凝剂,pH为7.5时,PAC投加35mg/L,CTS投加0.15mg/L时,壳聚糖的助凝效果显著.壳聚糖的絮凝以吸附架桥为主,电性中和为次.显微摄像系统絮体的形态分析表明,单加PAC、PAC/CTS协同絮凝处理水样后絮体的分形维数分别为1.294和1.385.     

静流场中赤铁矿絮凝体-气泡碰撞概率影响因素研究

为了探究赤铁矿絮凝体-气泡的碰撞过程,基于统计平均和颗粒自由沉降的思想,通过自行搭建的颗粒-气泡碰撞观测系统对不同絮凝体颗粒尺寸与气泡直径、絮凝体密度和分形维数之间的碰撞概率变化进行研究.结果表明:在气泡直径小于1.17mm范围内,絮凝体碰撞概率线性增强趋势明显,且随着絮凝体粒度的增大这种趋势有所放缓,絮凝体密度、分形维数则在气泡直径一定条件下,碰撞概率呈线性正相关关系.结合赤铁矿絮凝体-气泡碰撞概率变化规律和低雷诺数区的中间流流线方程,建立了基于静流场中絮凝体-气泡碰撞概率模型,减小气泡直径、增大絮凝体密度和分形维数对于提高碰撞概率具有重要促进作用.     

絮凝体的分形特征和致密型絮凝体形成

传统混凝条件下形成的随机型絮凝体具有分形特征．其分形维数Df与其密度函数ρ3∝dp^-Kp的指数Kp之间具有Df=3-K，的关系．通过建立分步成长絮凝体模型．讨论了在絮凝过程中逐次导入颗粒间的空隙率对絮凝体密度和构造的影响．模型参数分析的结果进一步证明了分步成长的絮凝体是一个典型的分形，其分形维数取决于空隙率ε和颗粒结合个数m．降低ε或提高m均有利于提高Df，使絮凝体由松散型向致密型过渡．脱水收缩和逐一附着模式是达到这一目的的两种操作模式．前者可以通过延长机械搅拌时间来实现，而后者通过造粒流化床实现．实验结果表明两种方式均能提高形成的球状颗粒的密度．但是前者所形成的团粒依然具有颗粒密度随粒径增大而降低的特点，其分形维数为2．40～2．47；而逐一附着模式所形成的团粒密度基本上与粒径无关．其分形维数接近于3．通过讨论造粒流化床操作条件．并将试验得到的致密型絮凝体密度和常规絮凝体密度进行比较．说明该方法实现逐一附着型絮凝体操作是促使絮凝体致密化的有效途径．     

絮凝过程中絮体分形及其分形维数的测定

在用粒径为76μm以下粘土配制的原水和以1％硫酸铝作为混凝剂的混凝沉淀实验中，用电子显徽镜和影像捕捉器观察到所形成的絮凝体具有自相似的分形特征。其中混凝剂在原水浊度为185mg／L时的最佳投药量为3．2mg／L。并计算出此时所形成的絮凝体的分形维数为2．0。     

分形维数作为废水絮凝处理效果的表征指标及其影响因素

通过编写MATLAB的二维扩散限制凝聚（DLA）模型程序,对絮体进行模拟仿真,模拟结果表明：絮体呈现内部致密、外部疏松及多孔的结构,用盒子法计算模拟絮体获得的分形维数在1.450～1.725之间。以硫酸铝为絮凝剂处理模拟高岭土废水,利用显微拍摄技术观察絮体结构,并用盒子法计算获得的絮体分形维数在1.36～1.50之间。同时实验考察pH值、絮凝剂用量、混凝温度对絮凝效果的影响,通过单因素实验与正交实验,获得了最佳工艺条件：pH值为6.5,絮凝剂用量为25 mg/L,混凝温度为25℃,在此条件下,高岭土废水经处理后浊度为4.26,絮体的分形维数为1.497。结果表明：絮体的分形维数越大,处理后废水浊度越小。分形维数可作为废水絮凝处理效果的表征指标之一。     

絮凝时间对混凝-超滤工艺的膜污染特性影响

为了考察混凝条件对混凝-超滤工艺中有机物去除效果和膜污染的影响,采用静态超滤试验装置对引黄水库水进行了试验研究。研究了絮凝时间对有机物去除效果、絮体特性和超滤膜过滤特性的影响,分析了膜污染的影响因素。试验结果表明：溶解性有机污染物质( DOC、UV254)的去除作用主要发生在快速混合和凝聚过程,后续的絮凝反应过程对溶解性有机污染物质的去除效果没有影响。絮凝反应时间对絮体特性和膜污染特性的影响显著,过短或过长的絮凝时间均会产生不利影响,絮凝时间10 min时絮凝指数处于最佳范围,絮体二维分形维数最小,膜比通量最大,膜总阻力最小,滤饼层阻力最小,膜孔阻力趋于稳定。混凝剂投加量为20 mg/L、絮凝10 min时,絮体特性和超滤膜过滤性能均达到最佳。欠投药和过投药都会对混凝效果、絮体特性和膜阻力特性产生显著影响。     

絮凝体的物理特性

从絮凝体的密度,空隙率、絮凝体的粒径分布,絮凝体的强度以及絮凝体的分形维数五个方面综述了絮凝体的物理特性及结构特性,分析了影响絮凝体物理特性的因素。     

粘性细颗粒泥沙静水絮凝-沉降模拟

针对实验观测黏性细颗粒泥沙絮凝沉降过程存在困难的问题,在考虑泥沙絮团分形特性和曲线轨迹碰撞的前提下,建立了静水絮凝-沉降模型,并验证了模型的正确性,最后根据模拟试验结果分析了絮团体积分布及絮团平均粒径的时空变化和絮团分形维数对模型的影响。研究结果表明:不同深度下,大粒径絮团的体积和絮团的平均粒径均随时间遵循先增后减的规律,但随着深度的增加,絮团体积分布变宽,大粒径絮团所占比重增加,絮团平均粒径的最大值增加且出现时间较早;分形维数越大,竖直方向的泥沙输移作用越强。     

天然有机物与无机悬浮物的混凝特性对比

通过对以腐植酸为代表的天然有机物和以高岭土为代表的无机悬浮颗粒的混凝实验，分析对比了天然有机物和无机悬浮颗粒的混凝特性．研究结果表明，腐植酸的最佳pH在5～6之间，而高岭土的最佳pH值在7～8之间．在pH=5.0条件下，腐植酸的高去除率在等电点附近，说明吸附电中和是腐植酸混凝的主要作用机理，而高岭土的高去除率是中性条件下氢氧化铝网扫絮凝的结果．通过PDA对混凝过程进行在线监测，腐植酸的混凝经历了稳定、脱稳、复稳、网扫絮凝四个阶段，而高岭土只经历了脱稳和网扫絮凝两个阶段．显微摄影和图像分析结果表明，腐植酸絮凝体的分形维数随粒径增大而渐小，而高岭土絮凝体的分形维数随粒径增大而增加．     

基于SEM图像的细颗粒泥沙絮体3维分形研究及其应用

具有分形特征是细颗粒泥沙絮体的重要特性,为了解决目前主要是通过絮体SEM图像研究其2维分形特性的问题,利用SEM图像灰度值重建细颗粒泥沙絮体3维图像,通过MATLAB编程用盒计数法计算絮体3维分形维数;然后基于絮体3维分形维数,推导出细颗粒泥沙静水沉降时清浑交界面的沉降公式,并将其应用在滇池底泥清混交界面的沉降计算中,其计算误差在5%以内。结果表明,直接利用絮体SEM图像计算絮体3维分形维数是可行的,避免了图像处理中人为误差的引入,且通过其推导的沉降公式可用于计算清混交界面的沉速。     

混凝法去除水体中邻苯二甲酸二甲酯

研究采用强化混凝法去除水体中特征性有机污染物邻苯二甲酸酯类化合物（PAEs）。以邻苯二甲酸二甲酯（DMP）为目标物,阳离子混凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）与聚丙烯酰胺（CPAM）为混凝剂,对含DMP的水体进行强化混凝处理,混凝处理后水体中DMP的残余浓度采用高效液相色谱法（HPLC）测定。研究内容还包括混凝剂的投加量、pH值、静置时间对去除效果的影响,试验获得了较好的研究结果。研究结果表明PDMDAAC与CPAM复合使用后的去除效果优于单一混凝剂PDMDAAC的去除效果,当水体中DMP浓度为0．50mg／L,PDMDAAC与CPAM投加量分别为50mg／L与2．5mg／L,pH为6．0及沉降时间3h时,DMP最大去除率可达99．87％。采用混凝法去除水体中PAEs操作简便,如将该方法用于实际供水中有利于将水体中的PAEs与浊度同时去除。     

微污染源水的混凝处理及絮体粒径研究

微污染源水的处理已经成为一个重要课题并在全世界范围内引起广泛关注,其中的浊度、腐殖质等影响到了饮用水水质。混凝是一种安全、实用、高效的水处理技术,而混凝剂是混凝技术的核心,选择一种合适的混凝剂至关重要。以硫酸铝（AS）、聚合氯化铝（PAC）、氯化铁、聚合氯化铁（PFC）等4种混凝剂处理微污染源水,再分别与助凝剂PAM、活化硅酸（ASI）复配使用,PAM与ASI具有较好的吸附架桥能力,大大提高了絮凝效率。通过检测浊度、UV₂₅₄、絮体粒径3个指标,得出这4种混凝剂单独使用时的最佳投加量分别为22、18、16、8 mg/L;与PAM复配使用时PAM的最佳投加量分别为0.1、0.1、0.05、0.2 mg/L;与ASI复配使用时ASI的最佳投加量分别为0.5、1.5、1.0、1.0 mg/L。另外,自然水体中有机物的降解会产生腐殖酸,从而污染水质。分别使用聚丙烯酰胺（PAM）、PAC以及两者复配,通过检测混凝后的UV₂₅₄以及絮体粒径指标,得出PAM、PAC单独使用时的最佳投加量分别为8、100 mg/L,PAM与PAC复配时PAM的最佳投加量为0.8 mg/L,证明复配可在低投加量下有效增强混凝效果。     

给水处理投药控制的非线性数学模型及仿真

为了更好地控制给水处理系统中的投药量,本文用机理建模及分布参数系统建模的方法,建立了可用于给水处理投药过程控制的数学仿真模型,该仿真模型包括了给水处理过程中混凝、絮凝、沉淀3步最基本过程,反映了水厂各设计参数对水处理投药控制效果的影响以及混凝药剂与絮凝池、沉淀池出水浊度之间的动态响应关系.仿真模拟了水厂原水浊度发生突变对絮凝池及沉淀池的出水浊度的动态影响,仿真结果与实际水厂数据相近.研究结果可以用来进一步研究水处理过程控制,为更深入研究适用于给水处理的非线性控制方法提供良好的模拟仿真分析平台.     

絮凝过程絮体粒度分布特征及流场仿真

絮凝主要用以改变水中悬浮颗粒的粒度分布.絮凝反应设备创造的水力条件直接影响其内部三维流场的分布,进而对絮体成长及粒度分布起决定性作用.以聚合氯化铝(PAC)为絮凝剂、水中高岭土悬浮颗粒为去除对象,采用浊度仪、颗粒计数仪等在线仪器对絮凝过程进行实时监测和数据记录,研究改变反应条件对动态絮凝过程絮体粒度分布及絮凝效果的影响,并对絮凝反应器内三维流场进行了仿真计算,有助于改善反应设备水流状态和强化絮凝效果.     

结合分形理论的水泥絮凝研究

目的对水泥絮凝进行定量化研究,找出其微观结构与宏观性质的联系.方法用“激光颗粒分布测量仪”测试了不同水泥絮凝颗粒的粒度分布,分析了各絮凝颗粒的分形特征,探讨了分形维数与水泥比表面积、净浆流动度的关系.结果水泥絮凝颗粒的粒度分布具有很好的自相似性,属于典型的无规三维分形体;且分形维数越大,比表面积越大,水泥净浆流动度越小.结论用分形维数对抽象的水泥絮凝粒度分布进行定量描述是可行的,从分形维数可以推断出比表面积和净浆流动度等宏观性质的变化趋势.