庾俊杰 ,徐 慧 ,孫鴻燕 ,金之源 ,王東升 (1.中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,環(huán)境水質(zhì)學(xué)國家重點實驗室,北京 100085；2.中國科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,北京 10009；3.中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,長三角(義烏)生態(tài)環(huán)境研究中心,浙江 金華 322000；.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,廣東 佛山 528000；5.浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,浙江 杭州 310058)

絮體是混凝生成的主要產(chǎn)物,是混凝劑水解物與水中顆粒物和有機(jī)物等形成的聚集體,具有脆弱、復(fù)雜、低密度和孔道豐富等特點[1].因此,混凝生成的絮體具有吸附的作用,特別是凈水廠絮體[2].將絮體回流至進(jìn)水可以增加原水中的顆粒物濃度,從而解決低溫低濁水混凝效果差的問題[2].有研究表明,當(dāng)同時使用回流污泥和混凝劑時,由于物理吸附和電中和機(jī)理,可顯著提高有機(jī)物和濁度的去除效率,并可降低混凝劑的投加量[3].同時,絮體回流可以改善絮體結(jié)構(gòu),提高絮凝的效果[4].

污泥/絮體回流工藝改善原水處理效果的研究主要集中在以下兩個方面:(1)污泥回流混凝的操作參數(shù)優(yōu)化與污泥回流機(jī)制的研究,如污泥回流比、污泥老化(存放)時間和污泥回流次數(shù)等重要參數(shù)及作用機(jī)制[5-7].污泥回流至原水中可提供更多的接觸位點,增加凝聚作用,提高絮凝物的沉降速率[8];同時,污泥中包含大量的活性位點使得其比直接投加顆粒物(如高嶺土)對促進(jìn)混凝更有效[6].(2)回流污泥預(yù)處理過程的研究,如超聲和pH值預(yù)處理[9-12].超聲預(yù)處理對給水廠污泥的pH值或表面電荷沒有顯著影響,但會使得其粒徑略有減小和比表面積適度增加,同時會使得有機(jī)物增溶并導(dǎo)致更低的有機(jī)物去除效率[9-10].因此,通過使用超聲減少絮體中的有機(jī)物同時將不富含有機(jī)物的絮體進(jìn)行回流混凝可提高原水的有機(jī)物去除效率,同時可以避免絮體回流過程中有機(jī)物富集的風(fēng)險[9].通過調(diào)節(jié)pH值可以使得污泥/絮體的活化[13],Wu等[14]研究表明絮體生成和破碎后調(diào)節(jié)pH值至弱酸性可使得絮體表面活性提高.而合適的pH值可能會影響絮體的表面活性,同時還可能會使得部分金屬離子重新溶解并在回流混凝時發(fā)揮作用[5].

絮體老化過程包括了絮體生成后絮體的運輸和儲存等重要過程.在回流混凝過程中部分絮體可能處于一直老化的過程,從而導(dǎo)致絮體活性降低和混凝效果變差的現(xiàn)象,康旭[6]的研究表明了絮體老化后(絮體回流次數(shù)和停留時間增多)可能會降低絮體活性并且會增加出水濁度.同時,有研究表明絮體老化與酸活化后會對出水濁度和絮凝效果(絮凝指數(shù))產(chǎn)生影響[5].然而,目前的研究大都不關(guān)注絮體生成后其活性及形態(tài)的變化,這可能引起出水余鋁升高、絮體利用效率降低和增加膜污染等問題.絮體在老化過程中會逐步脫水結(jié)晶并生成粒徑更少的顆粒[15-16].而絮體結(jié)晶過程是自發(fā)的從無定形結(jié)構(gòu)變化為長程有序的結(jié)構(gòu),這可能導(dǎo)致其失去了原有疏松多孔的結(jié)構(gòu)和表面活性基團(tuán)減少,因此老化后的絮體對于磷和腐殖酸的吸附能力會降低[14-18],并且可能會影響回流混凝的效果.另外,絮體老化后生成的微/納米晶體會使得其結(jié)構(gòu)變得更加密實,從而導(dǎo)致更加嚴(yán)重的膜污染[18-19].然而關(guān)于絮體老化與回流混凝的內(nèi)在機(jī)理的深入探究仍是缺乏的.

本研究針對絮體老化與活化回流對進(jìn)水顆粒物組成以及回流混凝的影響進(jìn)行探究,并進(jìn)一步解釋其內(nèi)在機(jī)理,旨在了解絮體的性質(zhì)和高效地利用絮體,實現(xiàn)變廢為寶,節(jié)能減排的目標(biāo).

1 材料與方法

1.1 試劑與實驗水樣

采用AlCl3作為混凝劑,儲備液濃度為0.01mol/L.通過將1.00g 腐殖酸(HA, Sigma-Aldrich)和0.40g NaOH溶解在去離子水中,并用去離子水稀釋至 1L并強(qiáng)烈攪拌制備成1g/L的 HA儲備溶液[20-21].5.0g高嶺土加入800mL去離子水中攪拌30min后,將懸浮液轉(zhuǎn)移到量筒中并稀釋至 1L,然后沉淀 30min,取頂部500mL懸浮液用作高嶺土儲備液[20].實驗水樣通過混合15mL的1g/L 的HA儲備液、15mL的高嶺土儲備液、30mL的 0.4mol/L的 NaNO3、30mL的0.5mol/L 的NaHCO3和2910mL去離子水制備.使用1mol/L的HCl溶液和NaOH溶液將實驗水樣pH值調(diào)節(jié)至7.0.最終水樣溶解性有機(jī)碳含量(DOC)為(1.42±0.13) mg/L,UV254為(0.143±0.003) a.u./cm,濁度為(19.45±0.35) NTU.每次配制3L實驗水樣并等分成6份分配于500mL的燒杯中.

1.2 混凝實驗

最佳投加量實驗在六聯(lián)攪拌器(MY3000-6N)上進(jìn)行,混凝劑投加量分別設(shè)置為0.05, 0.10, 0.15,0.2, 0.25, 0.3mmol/L(以 Al計).混凝程序為30s的250r/min快速攪拌后,加入混凝劑并繼續(xù)以200r/min攪拌1.5min,隨后進(jìn)行持續(xù)10min的40r/min慢速攪拌.混凝實驗結(jié)束后,沉淀30min并取液面2cm以下處上清液,測定濁度、UV254和 DOC,結(jié)果如圖1所示.最終確定最佳投加量為0.15mmol/L.在最佳投加量下進(jìn)行混凝實驗后傾去上清液(95%)并收集絮體.設(shè)置老化時間為0,6,12,24h (分別表示為R0h,R6h,R12h和R24h).為了研究pH值調(diào)節(jié)對絮體的影響,對收集的絮體進(jìn)行 pH值調(diào)節(jié)與老化處理,分別為:絮體老化12h后將pH值調(diào)至5(pH=5A),絮體老化12h后將pH值調(diào)至9(pH=9A),絮體收集后立即酸化至pH=5后老化12h(pH=5B)和堿化至pH=9后老化12h(pH=9B).即,A表示絮體老化12h后將絮體調(diào)節(jié)至特定的pH值,B表示將絮體調(diào)節(jié)至特定pH值后老化12h.為防止空氣中二氧化碳的干擾和水分蒸發(fā),在裝有絮體的燒杯上蓋上保鮮膜.

圖1 混凝劑投加量曲線Fig.1 Coagulant dosing curve

混凝動力學(xué)實驗在馬爾文激光粒度分析儀(Mastersizer 2000,馬爾文公司)上進(jìn)行,回流比設(shè)置為5%.為了使回流絮體與原水在測試前處于均勻的狀態(tài),以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌10s后再使用激光粒度儀進(jìn)行絮體粒徑動態(tài)監(jiān)測.實驗程序如下:首先以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌60s使實驗水更均勻并記錄初始狀態(tài)下的粒徑,之后投加混凝劑并持續(xù) 1.5min的200r/min快攪使混凝劑與實驗水充分混合,最后以40r/min的慢攪保持10min使絮體生長.實驗過程每隔35s記錄一個數(shù)據(jù).

1.3 混凝數(shù)據(jù)處理

1.3.1 玻爾茲曼方程擬合 使用玻爾茲曼 sigmoid方程對回流混凝絮體粒徑生長曲線進(jìn)行擬合,方程式如下:

式中: d50為絮體粒徑,μm;A2為反應(yīng)穩(wěn)定絮體d50, μm;A1為原水顆粒d50,μm;x為反應(yīng)時間,s;x0和dx為公式常數(shù).在應(yīng)用于絮體粒徑生長曲線擬合時,x0可表示到達(dá)(A2+A1)/2的時間(生成穩(wěn)定絮體所需的時間的一半),dx為反應(yīng)速率常數(shù),其倒數(shù)與絮體生成速率成正相關(guān)的關(guān)系[22].

1.3.2 絮體分形維數(shù) 利用小角激光光散射技術(shù)(SALLS)可以測量絮體的結(jié)構(gòu),根據(jù)散射光強(qiáng)度(I)與散射波矢(Q)的關(guān)系測量絮體的分形維數(shù)(Df)[23]:

式中: n是流體的折射率;θ是散射角;λ是所用激光在真空中的波長, nm.

1.4 Al-gel老化實驗

使用NaOH和AlCl3配置300mL的0.01mol/L Al(OH)3膠體,將膠體沉淀30min后傾去200mL的上清液.對制備的 Al(OH)3膠體(Al-gel)分別作如下處理:直接離心(0h)、將膠體調(diào)節(jié)至 pH=7后老化12h(pH=7B)、將膠體酸化至pH=5后老化12h(pH=5B)和將膠體堿化至pH=9后老化12h(pH=9B).為避免老化過程空氣中的二氧化碳和水分蒸發(fā)的影響,Al(OH)3膠體在老化過程使用保鮮膜封蓋.經(jīng)過12h老化后的膠體測定其pH值.最后,膠體經(jīng)過離心后被收集并冷凍干燥.

1.5 Al-gel老化實驗

冷凍干燥后得到的Al(OH)3粉末分別用X射線衍射儀(X’Pert3Powder, 荷蘭 PANalytical(帕納科)分析儀器有限公司)和 X射線光電子能譜(EscaLab250Xi,賽默飛世爾科技(中國)有限公司)測定其形態(tài)和特性.用中空玻璃管吸取少量回流混凝得到的絮體到離心管中,加入 2倍體積的無水乙醇,超聲30min.將絮體滴加到200目的TEM銅網(wǎng)上,利用高分辨率透射電子顯微鏡(JEM-2100F, 日本電子)觀測絮體形態(tài).

2 結(jié)果與討論

2.1 進(jìn)水顆粒粒徑與絮體粒徑

如圖2a所示,原水(raw)顆粒粒徑分布呈現(xiàn)單峰分布,其主要顆粒粒徑分布在 1～10μm 之間.回流水粒徑呈現(xiàn)雙峰分布,其中第1個峰分布在1～10μm之間并且與原水峰位置相同,第2個峰處于10μm之后.隨著老化時間的延長,回流水顆粒第 1個峰峰值呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢,而第 2個峰呈現(xiàn)向左偏移的趨勢.分布于第1個峰的顆粒物占比遠(yuǎn)小于第2峰的顆粒物,這說明回流的絮體會與原水顆粒物發(fā)生作用,這種作用可能是吸附作用.而隨著老化時間的增加,絮體與原水顆粒物的吸附作用逐漸減弱.之前的研究證實,在絮體老化過程中,絮體會進(jìn)一步脫水和結(jié)晶,這一現(xiàn)象可能導(dǎo)致絮體的活性降低,如與磷酸鹽的結(jié)合能力下降[17-24].低聚合度的鋁水解在絮體老化過程中可能會通過羥橋反應(yīng)進(jìn)一步聚合生成高聚態(tài)的鋁.另一方面,無定形 Al(OH)3(Al(OH)3am)會進(jìn)一步結(jié)晶生成 Al(OH)3結(jié)晶體[24].這兩類反應(yīng)可能會使得絮體表面官能團(tuán)(≡Al-OH/≡Al-H2O)進(jìn)一步減少,表面活性減少,導(dǎo)致絮體的活性下降.因此,絮體與原水顆粒物的吸附作用隨著老化時間的增加而減少.

圖2 進(jìn)水和絮體的粒徑分布及絮體生長曲線Fig.2 Particle size distributions of influent and flocs, and floc growth curves

如圖2b所示,隨著老化時間增加,絮體與原水中顆粒物的相互作用生成的顆粒物 d50呈現(xiàn)不斷降低的趨勢,其中直接回流(R0h)的初始粒徑到達(dá) 48μm,而隨著老化6h后d50降至24μm,12h降至20μm,24h降至 18μm.結(jié)合圖 2a可知,絮體老化結(jié)晶后絮體與原水顆粒物的相互作用不斷降低從而導(dǎo)致絮體回流后水中顆粒物d50不斷降低.另一方面,回流絮體使得絮體粒徑生長加速,回流絮體 d50增長點在 70～105s之間,而原水混凝絮體 d50增長點在 105～140s之間.其原因在于回流的絮體提供了大量的顆粒物,使得其與混凝劑水解物的接觸和碰撞效率提高[5].從穩(wěn)定的 d50可以看出絮體回流后混凝生成的絮體d50隨著絮體老化時間增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢,在老化 12h后回流(R12h)時達(dá)到最大值,約為350μm.

因此,選定 12h的老化時間,并對絮體進(jìn)行不同的pH值調(diào)節(jié).由圖2c可以看出,pH=5A、pH=9A和pH=9B調(diào)節(jié)后絮體回流到原水對顆粒粒徑分布影響不明顯.pH=9B呈現(xiàn)第1個峰占比降低且第2個峰向右移動的現(xiàn)象,而pH=5B的調(diào)節(jié)方式會使得第1個峰的比值增加并且第2個峰劇烈地向左移動.這說明 pH=5B的調(diào)節(jié)方式可能使得絮體表面性質(zhì)發(fā)生變化,從而導(dǎo)致回流絮體與原水顆粒的相互作用減弱.

從圖 2d可以看出 pH=5A、pH=9A和 pH=9B的調(diào)節(jié)方式對回流混凝生成的絮體粒徑增加是不利的,而 pH=5B的調(diào)節(jié)方式對絮體粒徑影響不大.4種pH值調(diào)節(jié)方式均能提前觸發(fā)混凝反應(yīng),這說明了絮體回流提前促發(fā)混凝的主要影響機(jī)制可能仍是顆粒物數(shù)量的增加導(dǎo)致絮體生成過程中顆粒物的碰撞幾率增加.

2.2 混凝動力學(xué)

如圖3a,b所示,所有曲線擬合R2均大于或等于0.92,說明方程擬合效果較好.為了進(jìn)一步解釋方程,采用(A2-A1)/2x0作為絮體粒徑生長的平均速率指標(biāo).計算結(jié)果如圖 3c所示,隨著老化時間的增加絮體的平均生長速率也呈現(xiàn)先增后減的趨勢,并且在 R12h達(dá)到最大值.pH=5B的調(diào)節(jié)方式生長速率最快,其平均粒徑生長速率達(dá)到 1.16μm/s.絮體生長速率越高將有利于進(jìn)一步提高混凝效率,減少能耗.

圖3 玻爾茲曼sigmoid方程擬合結(jié)果及絮體分形維數(shù)Fig.3 Fitting results of Boltzmann sigmoid equation and fractal dimension of flocs

不同處理組回流混凝后生成的絮體分形維數(shù)處于 2.25～2.35之間,其中 pH=5B的分形維數(shù)最大.采用方差分析對不同老化時間的回流混凝絮體分形維數(shù)進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)絮體回流對絮體分形維數(shù)的變化不存在顯著性差異,這說明了絮體回流不會對絮體的分形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的影響.pH=5B的絮體分形最高可歸因于其具有較多粒徑較小的原始顆粒物,有助于生成更加緊湊密實的絮體.

2.3 老化與結(jié)晶

從圖4a可以看出,隨著pH值的升高離心后的膠體體積呈現(xiàn)增加的趨勢.在pH=5的環(huán)境下生成的膠體最密實,這可能是由于Al水解物的進(jìn)一步聚合和結(jié)晶生成密實的Al-gel造成的.通過監(jiān)測3組Al-gel的pH值變化可知,pH=5B和pH=7B膠體在老化過程釋放了OH-(老化后pH值分別上升至5.34和7.35),這可能是在中性或酸性環(huán)境下,鋁水解產(chǎn)物發(fā)生羥橋連接反應(yīng)(兩個表面羥基結(jié)合成一個共享的羥基)并釋放氫氧根離子.而pH=9B則呈現(xiàn)pH值下降的現(xiàn)象并且其膠體體積增加.在堿性條件下,Al(OH)3將發(fā)生溶解,同時部分未溶解的鋁水解物可能會進(jìn)一步發(fā)生羥橋反應(yīng)和脫水結(jié)晶,并且部分上清液的 Al由于在大量的OH-環(huán)境下會重新沉淀成為不溶解的鋁水解物.因此,猜測pH=5B的調(diào)節(jié)方式會促使絮體中鋁水解物進(jìn)一步發(fā)生羥橋反應(yīng)并結(jié)晶,而 pH=9B將涉及溶解-沉淀-結(jié)晶3種反應(yīng).

XRD結(jié)果如圖4b所示,0h曲線在2θ=20°和40°處出現(xiàn)一些寬峰,這些寬峰可以理解為一些半晶、納米晶體或微晶的混合物[25].老化 12h后的 Al-gel(pH=7B)出現(xiàn)明顯的衍射峰,對比 PDF卡片可知這些峰對應(yīng)于三水鋁石的結(jié)晶峰.這證明了在絮體在中性環(huán)境下老化會發(fā)生緩慢的結(jié)晶反應(yīng).pH=9B的XRD曲線出現(xiàn)了更多新的寬峰和強(qiáng)度更高的結(jié)晶峰,而pH=5B的結(jié)晶峰的強(qiáng)度最高并且寬峰消失,說明pH=5B的調(diào)節(jié)方式結(jié)晶效果更好.這進(jìn)一步說明了pH=5B的調(diào)節(jié)方式會促進(jìn)絮體結(jié)晶,而pH=9B的調(diào)節(jié)方式涉及溶解-沉淀-結(jié)晶的過程,在這個過程中將會出現(xiàn)新的鋁水解物和結(jié)晶體,從而在XRD曲線中產(chǎn)生了新的寬峰.

圖4 pH值調(diào)節(jié)后Al-gel冷干粉末XPS圖Fig.4 XPS plots of Aged Al-gel after pH adjustment

根據(jù)之前的研究,Al-gel中 O1s的狀態(tài)主要包含了H2O、AlOH和AlOAl 3種狀態(tài),三者對應(yīng)的峰結(jié)合能為533.2,532.6,530.7eV[26-27].如圖5所示,老化12h后 Al-gel的 AlOAl/AlOH高于未進(jìn)行老化的Al-gel,證實了絮體老化過程會發(fā)生羥橋反應(yīng)——Al水解物中的 AlOH通過羥橋鏈接反應(yīng)生成AlOAl(在水溶液中可能會以 Al(O-H)Al的形態(tài)存在).pH=5B的處理方式具有最高的AlOAl/AlOH,說明在 pH=5B的條件下更加容易發(fā)生羥橋反應(yīng)生成AlOAl.Al的結(jié)合能在酸性和中性條件下老化12h都呈現(xiàn)升高的趨勢(圖 5c),說明 Al-gel在酸性和中性條件下會進(jìn)一步生成更加穩(wěn)定的Al水解物,這些穩(wěn)定的水解物可能是由于酸性和中性條件下發(fā)生羥橋反應(yīng)導(dǎo)致更多穩(wěn)定的 AlOAl生成.而在堿性條件下,由于可能存在溶解-沉淀-結(jié)晶的平衡反應(yīng)導(dǎo)致Al-gel中部分Al水解物重新溶于上清液中, 而上清液中過量的Al會在堿性環(huán)境重新沉淀生成Al(OH)3及其他水解物,因此 AlOAl/AlOH低于 pH=7B和pH=5B的處理方式,并且Al結(jié)合能降低.

圖5 pH值調(diào)節(jié)老化后Al-gel照片及XRD圖Fig.5 Photos and XRD plots of aged Al-gel after pH adjustment

2.4 HRTEM

從200,100nm尺度下的高分辨率TEM照片發(fā)現(xiàn)R0h和pH=5B的絮體在TEM下呈現(xiàn)一種枝狀結(jié)構(gòu)(圖 6a～d)[28],這與之前的研究發(fā)現(xiàn)是相符合的.pH=5B的絮體由更小的顆粒組成(R0h約為17.0nm,pH=5B約為11.2nm).另一方面,pH=5B條件下形成的絮體TEM照片中存在大量的小顆粒(圖6g, h),這些小顆?？赡苁切躞w中的氫氧化鋁晶體,并且黑色小顆粒是由多個更小的顆粒物組成.使用更高分辨率的 TEM 照片觀測兩種絮體(圖 6c, f, i),發(fā)現(xiàn)pH=5B的枝狀結(jié)構(gòu)和黑色小顆粒具有明顯的晶格條紋(0.32,0.20nm),而在R0h中沒發(fā)現(xiàn)其絮體具有晶體結(jié)構(gòu).這證明了在pH=5B調(diào)節(jié)后,較大的氫氧化鋁會進(jìn)一步結(jié)晶并生成粒徑更少的微/納米晶體,這與XRD的結(jié)果相對應(yīng).對兩種絮體進(jìn)行TEM- EDS分析并計算其Al/O(圖6j～m)發(fā)現(xiàn),pH=5B具有更高的Al/O比,進(jìn)一步說明絮體在pH=5的條件下老化將進(jìn)一步促進(jìn)羥橋反應(yīng)和結(jié)晶[28].

圖6 回流混凝絮體HRTEM照片和EDS圖譜Fig.6 HRTEM photos and EDS profiles of reflux coagulation flocs

Hu等[29]的研究表明隨著無定形的Al-gel結(jié)晶使得四面體鋁和五面體鋁上的吸附水(≡Al-OH2)脫去并形成R-Al-O-Al-R(R代表其他基團(tuán))并轉(zhuǎn)化為八面體鋁.結(jié)合回流混凝實驗和Al-gel pH值調(diào)節(jié)XRD和XPS可知,在絮體老化過程中絮體會進(jìn)一步聚合(羥橋反應(yīng))和結(jié)晶導(dǎo)致絮體粒徑變小并且表面的活性基團(tuán)(≡Al-OH 或≡Al-OH2)數(shù)量減少.原水顆粒粒徑較小時經(jīng)過混凝產(chǎn)生的絮體粒徑較大[30],而回流絮體表面活性基團(tuán)的減少又可能降低混凝的效果,因此使得老化回流存在一個最佳的老化時間(本研究為12h).經(jīng)過pH=5B的調(diào)節(jié)后絮體會加快聚合和結(jié)晶的速度,從而生成更多的≡AlOAl同時≡AlOH含量減少.最終的結(jié)果是被視為活性基團(tuán)的≡Al-OH或≡Al-H2O減少,因此絮體對原水中顆粒物的結(jié)合能力減弱(圖 2c).而另一方面,在同等的回流比下,這些pH=5B調(diào)節(jié)生成的小晶體提供了更多與混凝劑接觸和碰撞的機(jī)會使得混凝反應(yīng)速率加快(圖 1d),并且由于原水粒徑較小生成的絮體可能具有更大的粒徑和分形維數(shù)[30](圖2d).在pH=9B的調(diào)節(jié)過程中,溶液中Al離子及其水解物會繼續(xù)反應(yīng)并生成富含≡Al-OH的水解物或Al(OH)3,同時絮體又會繼續(xù)發(fā)生聚合和結(jié)晶反應(yīng),因此其對原水中顆粒物的結(jié)合能力表現(xiàn)出稍增強(qiáng)的趨勢(圖2c).

3 結(jié)論

3.1 原水顆粒物粒徑呈現(xiàn)單峰分布,絮體回流進(jìn)水顆粒物粒徑呈現(xiàn)雙峰分布,并且回流進(jìn)水顆粒d50隨著絮體老化時間的增加而減小.

3.2 絮體回流混凝的絮體粒徑生長速率比直接混凝的粒徑生長速率高,絮體粒徑生長速率隨著老化時間的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢,老化 12h后回流混凝絮體生長速率最高.在老化 12h的實驗中,酸活化回流混凝的效果最好,絮體平均生長速率為1.16μm/s,絮體分形維數(shù)為2.35.

3.3 絮體老化過程涉及的羥橋鏈接反應(yīng)和結(jié)晶反應(yīng)使得絮體中 AlOAl含量增加,AlOH含量減少,并且Al結(jié)合能上升.酸堿活化對絮體形態(tài)變化影響機(jī)理不同,pH=5的條件下會加速絮體發(fā)生羥橋反應(yīng)與結(jié)晶反應(yīng)生成AlOAl含量和Al結(jié)合能更高的絮體,而pH=9的條件下絮體可能涉及溶解-沉淀-結(jié)晶的反應(yīng)生成AlOAl含量和Al結(jié)合能較低的絮體.