絮凝过程的分形研究进展
六角孔网格絮凝工艺中絮体的形态学研究
关键词 六角孔 网格絮凝设备 中图法分类号 Ｘ ７ ０ ３ ． １ ；
絮凝形 态学 文献标志码 Ｂ
絮体
分形维数
絮凝 在 废 水 处 理 中 占有 重 要 的 地 位 。絮 凝 形 态 学是 考虑 到 水 体 中胶 体 颗 粒 的诸 多 不 规 则 形 态
成 过程 ¨ 。针 对 絮 体 自身 特性 并 结 合 分 形 理 论 对
第 １ ３卷
第 ９期
２ ０ １ ３年 ３月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ １ ． １ ３ Ｎｏ ． ９ Ｍａ ｒ ．２ ０ １ ３
１ ６ ７１ — １ ８ １ ５ （ ２ ０１ ３ ） ０ ９— ２ ４ ５ ３ — ０ ４
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ
１ ． ２ 实验 方 法
１ ． ２ ． １ 原 水 的 配 置
都取得了一定 的进 展 ， 但仍 不完善 ， 如絮体 的生 长
模 型、 絮 体 的 结 构 模 型 都 还 没 有 较 大 的 进 展 。 另
外， 针对一 些具体 胶体 颗粒 絮凝 的形态 学研 究也
较少 。
将 黏土 自然 风干 、 敲碎 ， 用１ ０ ０目的标准 筛进 行
分形 理 论 是 絮 凝 形 态 研 究 的重 要 应 用 和 一 般 方 法 。常规 的 絮 凝 过 程 是 由 初 始 粒 子 结 成 小 的集 团， 小 的集 团 又结 成 大 的集 团， 并 逐 渐 形 成 絮 凝 体｜ ９ ｊ 。这一 过 程 决 定 了 絮凝 体 在 一 定 范 围 内具 有 分 形 的两个 重 要 特 征 ： 自相 似性 和标 度 不 变 性 。 因
高分子絮凝剂下泥沙絮体中的分形的理论分析的开题报告
高分子絮凝剂下泥沙絮体中的分形的理论分析的开题报告
题目：高分子絮凝剂下泥沙絮体中的分形的理论分析
一、研究背景和意义
随着现代化建设的推进和人类活动的日益频繁，在运河、港口、地下工程和航道等方面，泥沙絮体的处理已经成为一个普遍的问题。
高分子絮凝剂在泥沙絮体的处理中，是一种重要的材料，可以显著提高絮凝效果。
然而，目前对于不同类型的泥沙絮
体中的分形特征以及高分子絮凝剂作用下的分形特征研究尚不充分。
因此，本研究以
高分子絮凝剂下泥沙絮体中的分形的理论分析为研究对象，探讨高分子絮凝剂作用下
泥沙絮体分形特征及其对絮凝效果的影响，对于提高泥沙絮凝效率、优化环境保护等
具有重要的理论和实际意义。
二、研究内容和方法
本研究首先对泥沙絮体结构和分形理论进行综述，分析其对高分子絮凝剂的影响。
接着，利用SEM、TEM等成像技术对泥沙絮体的形态进行实验观测，探索泥沙絮体的基本形态特征和分形特征，并根据实测数据对其进行分形分析。
在此基础上，构建泥
沙絮体模型，模拟高分子絮凝剂与泥沙絮体相互作用的过程，并分析不同条件下泥沙
絮体的分形特征及其对絮凝效果的影响。
三、预期研究结果和贡献
预计本研究可以探究高分子絮凝剂作用下泥沙絮体的分形特征与絮凝效果的关系，探讨不同类型泥沙絮体对高分子絮凝剂响应性的差异，提高泥沙絮凝的效率和质量，
具有一定的理论价值和实践意义。
微生物絮凝剂的研究进展及其发展趋势
微生物絮凝剂的研究进展及其发展趋势
微生物絮凝剂是一种高效、经济、环保的膜型水处理技术,其主要应用在净水和污水处理中。
它利用一种微生物物质,这种物质能够形成非溶于水的絮凝物,然后絮凝物结成的膜遮盖在水的表面上,形成一块朊膜,把微粒、离子等有机溶解物和水分离出来,从而达到净水或污水净化的目的。
近年来,随着净水技术的进步和污水处理的要求,微生物絮凝剂的研究也得到了非常重要的发展。
首先,研究人员们努力研发出能够为污水净化服务的特定微生物细胞,以达到更高效更低成本的净水或污水处理效果。
其次,为了使微生物细胞更好地聚集起来,研究人员探索了一些任务添加剂,如磷酸丙烯酸酯、聚溴锡和壳聚糖等,以达到更优化的净水和污水处理技术。
第三,研究者们在合成新材料方面进行了大量的有效研究,如构建环境友好的生物膜系统,以期获得更高的净水和污水处理技术。
未来,微生物絮凝剂的研究将会朝着更加经济和高效的方向发展。
首先,研究者们将加快微生物基础研究,以发掘更高效的微生物,改善技术和参数设置,优化微生物根据不同环境条件的表现。
其次,将完善微生物絮凝剂的组装及支架体系,寻求具有良好的稳定性和空气分离性的新材料、组件及支架体系。
最后,研究者们通过反应催化技术,探索反应催化的新的改进方案,以增加产气量及其经济性。
综上所述,微生物絮凝剂的研究已取得重要进展,并将带来更多净水或污水处理方面的新发现及创新技术。
随着科技的进步,微生物絮凝剂将成为未来水处理行业的重要贡献者之一。
混凝絮凝体的分形与沉降特性实验研究
１ 实 验 设 备 和 步 骤
１ １ 实验主 要设 备及药 剂 ． 日本 Ｃ ｒｏ ａｔｎ专业 筒状 微 调焦显 微镜 ； １ ８ ０万 像 素 索尼 Ｎ１数 码 相 机 ； 有 图像 分 析 软 件 的 迅 驰 笔 带 记本 电脑 ；０Ｖ 直流 电机 ； ５ 电压 为 ０ ５ ０Ｖ 的变 压 ～ ０ 器 ； 流调速 器 ； 直 Ｈ一８ ｍ、 ０ｃ Ｑ一４ ／ ０Ｌ ｈ微 型循 环 水
Ｓ ｉｎ ｅ＆ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ，Ｗ ｕ ａ ３ ０ ４ Ｃｈ ｎ ） ｃｅ ｃ ｃ ｎ ｌｇ ｈ ｎ ４ ０ ７ ， ｉ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈｅ ｐ ｐｅ ｅ ｓｒ ｃ ： ａ ｒ ｄ ｍｏｎ ｔ ａ ｅ ｈｅ ｅ ｐｅ ｉ ｎｔ ｌｒ ｓ ａ ｃ ｆｔ ｒ ｅ ｔｅ ｆｔ ｒ ｃ ａ ｎ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｒ ｔ ｓｔ ｘ ｒｍｅ ａ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈｅ ｐ ｏｐ ｒ ｉｓ ｏ ｈｅ ｆａ ｔ ｌａ ｄ ｓ ｄｉ ｎｔ —
Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｌＲｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｏ ｅ ｔｅ ｆ ｐ ｒ ｍ ｎ ａ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅ Ｐｒ ｐ ｒ ｉ ｓ ｏ
Ｆｒ ｃａ ｎ ｅ ｉ ｅ ｔ ｔｏ ｆＡｇ ｒ ｇ ｔ ｏ ｓ ａ ｔ ｌａ ｄ Ｓ ｄ ｍ ｎ ａ ｉ ｎ ｏ ｇ ｅ ａ ｅ Ｆｌ ｃ
泵； 量程 为 ０ ６ ／ ～ Ｏ Ｌ ｈ转 子 流 量 计 ； ＨＢ １ ｐ 一０酸 度 计 ； １， ９ ６聚合 氯化 铝 （ ＡＣ ； ６ Ｐ ） １／ ９ 聚合 硫 酸 铁 （ Ｆ ） ＰＳ；
原 水采 用蒸馏 水 配 的 １０ ０ ＮＴＵ 高 岭 土废 水 。 １ ２ 实验装 置 ．
出 了在 不 同 混 凝 工 况 下 所 形 成 混 凝 絮 凝 体 的 分 形 维数 和 沉 降速 度 ， 分 析 了 相应 的 变 化 趋 势 和 原 因 。 并 关键词 ： 体装 置； 凝体 ； 一 絮 分形 维 数 ； 降 速 度 沉
酵母菌絮凝的分型及其生理生化特性的研究_张博润
39卷 6期1999年12月微生物学报Acta Microbiologica Sinica Vol .39December No .61999收稿日期:1998-03-02,修回日期:1998-05-27酵母菌絮凝的分型及其生理生化特性的研究张博润 陈 蔚 铁翠娟 何秀萍 谭华荣(中国科学院微生物研究所 北京 100080)摘 要 通过对410余株酵母菌进行絮凝测定,从中筛选到5株强絮凝菌。
依据不同糖对其絮凝水平的抑制,将5株强絮凝菌分为F lo 1型和N ew Flo 型。
对这两种絮凝型菌株的相关生理生化特性进行了研究。
结果表明,Flo 1型菌絮凝只受甘露糖抑制,它对高温(70℃)、蛋白酶E 、胰蛋白酶敏感,而对蛋白酶K 、糜蛋白酶、Ca 2+、pH 有一定耐受性。
N ew Flo 型菌絮凝受甘露糖等多种糖抑制,它对高温(70℃)、各种蛋白酶、Ca 2+、pH 均较敏感。
这两种类型菌株絮凝的最适Ca 2+浓度为10mmo l /L ～1mol /L ,最适pH 为3.0～4.5。
关键词 酵母菌,絮凝,分型,生理生化特性分类号 Q939.5 文献标识码A 文章编号 0001-6209(1999)06-0527-32 酵母菌絮凝通常指酵母菌在生长期间发生的细胞间的无性凝集。
在发酵工业中,酵母菌细胞的絮凝能力是评价菌种优劣的一个重要指标。
若细胞絮凝性强,在发酵后期,分散于发酵液中的细胞相互聚集形成絮凝颗粒并沉降,从而有利于细胞同发酵液的有效分离,可大大简化后处理工艺,降低成本。
然而絮凝是一个极复杂的现象,不仅受遗传因子的控制,而且受环境、生理等多方面的影响。
目前,对酵母菌絮凝机理还不太清楚,主要有两种假说[1]:一种假说认为酵母菌细胞絮凝是由细胞壁上类外源凝集素的糖蛋白和甘露聚糖相互作用形成;而另一种假说认为酵母菌细胞絮凝是细胞壁上蛋白和甘露聚糖间以钙离子桥连接而成。
近年来,国外有关学者对酵母菌絮凝机理及其分子遗传学进行了较广泛的研究[2～4],而国内未见类似报道。
微生物絮凝剂的研究现状与发展趋势
微生物絮凝剂的研究现状与发展趋势前言：絮凝是废水处理的一个重要方法 , 用于去除水中细小的悬浮物和胶体污染物质。
絮凝剂是一种可使液体中不易沉降的固体悬浮颗粒凝聚沉降的物质。
传统的絮凝剂主要有两类 , 一类是无机型的 , 如铁盐、铝盐等; 另一类是有机型的 , 如聚丙烯酰胺等。
这两类絮凝剂的絮凝效果都比较好 , 尤其是聚丙烯酰胺类絮凝剂 , 由于其具有高絮凝性和低生产成本而得到广泛应用。
80年代 , 日本这类絮凝剂的年产量已达 2400吨。
但是 , 近年来人们发现 , 无机絮凝剂用量较大易产生二次污染 , 更为严重的是 , 经常饮用以铝盐为絮凝剂的水会引起老年性痴呆症。
而聚丙烯酰胺类物质不易被降解 , 且单体有致突变性 , 现在在许多领域已被禁止或限量使用。
微生物絮凝剂 (MBF) 是利用生物技术 , 从微生物或其分泌物中提取、纯化而获得的一种安全、高效 , 且能自然降解的新型水处理剂 , 包括糖蛋白、多糖、纤维素、蛋白质和 DNA等。
微生物絮凝剂不但没有传统絮凝剂的上述缺点 , 而且还具有安全、高效、可生物降解、不污染环境等特点。
因此其越来越受到人们的重视呈现出逐,步取代传统絮凝剂的趋势。
微生物絮凝剂（MBF）是某些种类的微生物在特定培养条件下，其生长代谢至一定阶段产生的具有絮凝活性的代谢产物。
其主要活性成分是具有两性多聚电解质特性的蛋白质，多糖、核酸类生物高分子化合物，具有可生化性，即能够自行降解。
它们通过其电荷性质和高分子特性在液体介质中起电荷中和、吸附、桥联、网捕等作用，使胶体脱稳、絮凝沉淀、固液分离。
它克服了常规的无机絮凝剂和有机絮凝剂对人体有害和易产生二次污染的缺点，被广泛地应用于各类废水的生物处理、清除污泥膨胀、食品及餐饮业废水中可利用成分的回收利用等。
1 微生物絮凝剂的种类和特点1.1 微生物絮凝剂的种类根据近些年对微生物絮凝剂的研究与报道,可把它分为4大类：1）从微生物细胞壁提取的絮凝剂，如酵母细胞壁葡聚糖、蛋白质和N—乙酰葡萄糖胺等成分均可作絮凝剂使用。
基于分形学的絮凝理论研究进展
基于分形学的絮凝理论研究进展李警阳;张忠国;孙春宝;刘丹;程言君【期刊名称】《化工进展》【年(卷),期】2012(031)012【摘要】Flocs formed during flocculation process have the characteristics of self-similarity and scale invariance,and are recognized as typical fractal objects.However,the conventional flocculation theories did not involve the effects of floc fractal structure.This paper,the advances in flocculation morphology and flocculation dynamics incorporating fractal theories were reviewed.The relations between floc fractal structure and flocsize,strength,density and settling velocity,as well as the improvement in Smoluchowski equation and conventional floc growth model by incorporating fractal theories,were elaborated.In addition,it was pointed out that general conclusions in some respects haven’t be drawn in the case of fractal theory applications in flocculation process,and that especially the nonlinear flocculation kinetics still needs to be further developed.%絮凝过程中形成的絮体具有自相似性和标度不变性等特点,是一个典型的分形体。
絮凝过程中絮体生长的多重分形行为
第34卷第1期2014年1月环境科学学报Acta Scientiae CircumstantiaeVol．34，No．1Jan．，2014基金项目：国家环保部公益性行业科研专项（No．201209009）；深圳市南山区技术研发和创意设计项目（No．010*******）Supported by the Special Fund for Scientific Ｒesearch in the Public Interest from Ministry of Environmental Protection （No．201209009）and the Technology Development and Creative Design Projects from Nanshan District Shenzhen City （No．010*******）作者简介：韦伟（1986—），男，E-mail ：weiweihit@hotmail．com ；*通讯作者（责任作者），E-mail ：dmahit@126．com Biography ：WEI Wei （1986—），male ，E-mail ：weiweihit@hotmail．com ；*Corresponding author ，E-mail ：dmahit@126．com韦伟，杜茂安，朱佳，等．2014．絮凝过程中絮体生长的多重分形行为［J ］．环境科学学报，31（1）：79-84Wei W ，Du M A ，Zhu J ，et al ．2014．Multifractal behavior of flocs growth in flocculation processes ［J ］．Acta Scientiae Circumstantiae ，34（1）：79-84絮凝过程中絮体生长的多重分形行为韦伟1，杜茂安1，*，朱佳2，张朝升3，张可方31．哈尔滨工业大学市政与环境工程学院，哈尔滨1500902．深圳职业技术学院建筑与环境工程学院，深圳5180553．广州大学土木工程学院，广州510006收稿日期：2013-03-06修回日期：2013-05-05录用日期：2013-05-22摘要：为了研究絮体在絮凝过程中生长的多重分形行为，对用PFS （聚合硫酸铁）处理高岭土原水时混凝过程中絮体生长段的絮体图像进行采集和分析；分析图像多重分形谱及其特征参数行进趋势，而且针对絮体生长规律着重对絮体形态及其分布的演变情况进行了定量化描述．结果表明，随着絮体生长的进行，多重分形谱图的形态由左钩状逐渐转变为右钩状，描述絮体分布均匀性的多重分形谱谱宽Δα由50s 时的1．0213逐渐增大至250s 时的1．3659，Δf （α）的数值大小由于大概率和小概率絮体主导地位的改变而由负转正，f （α）max 所表示的简单分形维数由1.9995逐渐降至1．7762．关键词：絮凝；多重分形；絮体文章编号：0253-2468（2014）01-79-06中图分类号：X703文献标识码：AMultifractal behavior of flocs growth in flocculation processesWEI Wei 1，DU Maoan 1，*，ZHU Jia 2，ZHANG Chaosheng 3，ZHANG Kefang 31．School of Municipal and Environmental Engineering ，Harbin Institute of Technology ，Harbin 1500902．Department of Building and Environmental Engineering ，Shenzhen Polytechnic ，Shenzhen 5180553．College of Civil Engineering ，Guangzhou University ，Guangzhou 510006Ｒeceived 6March 2013；received in revised form 5May 2013；accepted 22May 2013Abstract ：The multifractal behavior of flocs in flocculation processes is studied in this paper．In the coagulation process treating raw water in the form of kaolin suspension with PFS ，the flocs images in growth phases were collected and analyzed．The variation trend of the multifractal spectrum of images and its characteristic parameters were analyzed ，and the flocs growth regular pattern with the emphasis on the flocs morphology and their distribution variation pattern were quantitatively described．It was concluded from the result that with the growth of flocs ，the spectrum gradually shifted from left hook shape to right one ，and the spectrum width Δαwhich describes uniformity of flocs distribution increased gradually from 1．0213at 50s to 1．3659at 250s ，and the magnitude of Δf （α）was turned from negative to positive．f （α）maxthat represents simple fractal gradually fell from 1．9995to 1．7762．Keywords ：flocculation ；multifractal ；floc1引言（Introduction ）絮凝是混凝水处理过程中的重要阶段之一．絮凝过程中，絮体粒径分布及形态学特征时刻变化，其群体形貌动态变化过程复杂．近年来，许多学者采用分形数学理论来描述絮体在不同工况条件下的颗粒几何特征，以期通过定量描述絮体形貌的复杂性，揭示絮体形成及其与工艺效能的内在关系．众所周知，凝聚是一个颗粒随机碰撞的过程，具有非线性特征．分形维数常用来描述具有自相似结构的不规则几何体的非线性工作机理．在絮凝过程中，絮体颗粒形态和粒径分布时刻变化，而简单分形维数主要用于描述和表征颗粒群体的整体性和平均性，不能完全揭示絮体分形变化的动力学过程（张德祥等，2007；Brown et al ．，1992）．多重分形描述不同局部条件或不同层次所导致的特殊结构环境科学学报34卷行为与特征，从系统的局部出发来研究整体的特征，并借助统计物理学的方法讨论特征参量概率测度的分布规律．目前多重分形理论已广泛应用于土壤环境（Grout et al．，1998；Li et al．，2011）、材料（Pérez et al．，2012）、地球科学（García-Marín et al．，2008）、医学（Song et al．，2013；Vasiljevic et al．，2012）、城市规划（Ariza-Villaverde et al．，2013）等诸多领域，在国内外水处理领域中未见相关研究内容．实际检测操作中对特定絮体的生长过程监测存在困难，但絮体的群体生长在一定范围内存在统计学自相似特征和标度不变性，可以用多重分形理论研究并定量描述絮体的生长规律．絮体形态和分布特征的定量化对絮凝机理的完善和工艺控制均有重要的理论价值．本研究在前人基础上采用多重分形理论定量描述絮体群在生长过程中的分布特征，探讨絮体在生长过程中的多重分形行为．2分形及多重分形理论（Fractal and multifractaltheory）1977年，Mandelbrot将分形集的概念引入并对分形的定义进行了阐述．分形维数区别于欧式几何中对象的拓扑维数，它是描述非线性复杂系统特征的工具．分形几何学广泛应用于图形图像的分析处理，对于不规则形状物体的二维数字图像，应用计算机程序可以非常方便的计算物体的分形维数．计算分形维数的方法有很多，有盒计维数、相似维数、容量维数、关联维数、信息维数、面积周长维数等．盒计维数是在计算机图形图像处理中应用最广泛的分形维数算法之一，其基本的算法原理是以不同测度的盒子来测量目标数目，最后得到一个形如下式的幂函数关系：N（ε）∝εD（1）式中，N为目标数目，ε为盒子大小．两边取对数后得到：D=ln N（ε）lnε（2）式中，D即为分形维数．多重分形是在简单分形基础上发展的分形理论，自1980年即已成为不规则物体形态分析的基本工具（Ficker，2004）．多重分形谱由两种关系组成，一种是由一系列概率Pi，ε所组成的子集与测度之间的幂函数关系：Pi，ε∝εα，α称为奇异指数，其反映的是分形图像中概率集合随测度的变化关系，即反映了分形对象的奇异程度；另一种是一系列测度下的盒子数N（ε）与测度之间的幂函数关系：N（ε）∝εf（α）．此处f（α）即为多重分形谱，显然它表示的是同一α值子集的分形维数．多重分形谱的计算处理过程，首先需定义配分函数，此函数是对概率的加权求和，即：Iq（ε）=∑N（ε）iPi，εq（3）式中，加权系数q＞＞1，则配分函数中大概率子集占主导，q＜＜－1，则配分函数中小概率子集占主导．通过加权，可将一种分形拓展为多种奇异程度的分形，从而可将分形集的内部结构完整呈现出来（孙霞等，2003）．对于二维图像的多重分析，概率Pi，ε为盒子中研究目标所占的像素数量与图像中研究目标所占的总像素数量比：Pi，ε=pixels（i，ε）/∑N（ε）ipixels（i，ε）（4）配分函数与尺度ε存在幂函数关系Iq（ε）=ετ（q），两边取对数，则可得到τ（q）=ln∑N（ε）iPi，εqlnε（ε）（5）此处τ（q）称为质量指数，其反映的是Iq（ε）与lnε的线性关系，这种关系指定分形的无标度性．广义分形维数Dq随q值的不同而具有不同的意义，其定义式如下：Dq=τ（q）q－1（6）当q=0，此时I反应二维图像中对象的空间几何性质，与概率P无关，这样D就表示普通的豪斯道夫维数，此时对应于f（α）max（谢淑云等，2009）．根据τ（q）和q的关系经统计物理学中的勒让德变换后得到：τ()q=αq－f（α）（7）α=dτ()qd q（8）由此可得到，α－f（α）的关系，即多重分形图谱．根据多重分形理论，多重分形谱携带大量研究对象的定量信息，f（αmax）、αmax反映的是概率最小子集的性质；f（αmin）、αmin反映的是概率最大子集的性质，f（α）max和其对应的α反映的是最或然子集的性质；多重分形谱谱宽Δα=αmax－αmin反映了概率分布范围的大小，概率分布愈不均匀，相应的谱宽会081期韦伟等：絮凝过程中絮体生长的多重分形行为越大；Δf （α）=f （αmax ）－f （αmin ）反映的是最大、最小概率单元数目之间的比例关系（Ficker ，2004）．3试验材料及方法（Materials and methods ）3．1试验材料原水为人工配制高岭土浑浊液，浊度（100ʃ3）NTU．混凝剂为聚合硫酸铁（PFS ，投加浓度30mg ·L －1）．试验设备为一套混凝图像在线监测系统，主体反应槽是容积为15L 的有机玻璃制圆形反应罐，IKA 在线程序可控搅拌器，Prosical 相机（相机设置像素512ˑ512，像素大小7．4μm ˑ7．4μm ，最小快门速度20μs ）实时捕捉图像，理论识别能力50μm．装置示意图如图1所示，整个反应过程在反应槽内进行，少量反应悬浊液在蠕动泵的工作下以一定流速通过侧向打开的图像采集通道，图像采集通道尺寸为3mm ˑ50mm ˑ200mm ；打开光源控制器，将相机对焦以看清通道内絮体，相机采集流经通道的悬浮颗粒图像并将图像保存在计算机上待软件分析．图1混凝图像在线监测系统示意图Fig．1Schematic of coagulation image on-line monitoring system3．2试验方法反应槽内进行混凝剂聚合硫酸铁处理模拟地表水试验，反应共历时770s．将配制好的聚合铁混凝剂投入水中，在转速200r ·min －1的条件下快速搅拌50s ；然后慢速搅拌720s ，转速75r ·min －1．悬浊液以10mm ·s －1的流速流经图像采集通道，相机每10s 采集1次图像并保存于计算机中，视窗大小2.19cm ˑ2．19cm．图像处理：该文所采用图像处理软件为Image-Pro Plus ，相机采集到的图像格式为256灰度图，通过软件进行阈值转换法二值化处理后，计算图像上的颗粒数目、平均粒径（等效投影面积直径），并计算图像的多重分形谱．多重分形谱计算程序的参数设置：加权系数q取10，盒子大小取8、12、16、32、64、128、256、512．4结果及分析（Ｒesults and analysis ）4．1絮体的生长过程混凝剂在快速搅拌条件下迅速分散到水中，此阶段混凝剂与水充分混合并水解，使水中悬浮颗粒脱稳，进入慢速搅拌阶段，脱稳颗粒开始凝聚，即絮体开始生长．图2絮体生长过程Fig．2Flocs growth process如图2所示，反应体系经过快速搅拌段进入慢速搅拌段后，絮体颗粒数目迅速下降，由最初视野范围内的8000左右降至700左右，颗粒团聚现象明显；同时絮体颗粒的平均粒径大小迅速上升，由平均粒径0．09mm 左右迅速升至0．23mm 左右．从时18环境科学学报34卷间分布上看，絮体生长阶段在整个反应过程中所占图3絮体分布变化过程Fig．3Flocs distribution change比例不大，絮体生长速度快．图3显示的是絮体在生长过程中几个时间点分布情况．从图中可以看出，进入絮凝阶段后，小粒径颗粒迅速降低，大颗粒数目则明显增多，分布图形由高峰逐渐向低峰发展；同时，由于颗粒之间的团聚，颗粒粒径范围逐渐增大，即峰宽逐渐变大．在此需要说明的是，受到相机分辨率以及镜头分辨率等因素影响，小颗粒在图片中的识别能力有限．4．2絮体生长的多重分形特征图4是相应的各取样时间点絮体生长的多重分形谱变化情况．从此图可以很直观的看出多重分形谱在整个絮体生长段的变化，f （α）max 逐渐降低，谱宽逐渐变大，絮体的多重分形谱从左勾状曲线逐渐变化为右钩状曲线．图4絮体生长的多重分形谱Fig．4Multifractal spectrum of flocs growth图5的部分数据显示出了多重分形谱中f （αmax ）、αmax 、f （αmin ）、αmin 、Δf （α）、Δα等特征参数随絮体生长的变化，表1显示的是絮体群生长过程中部分采集点照片的多重分形谱参数数据．可以看出，f （αmax ）在50 130s 范围内上升明显，由0．4469上升为1．2097，140s 后表现稳定；f （αmin ）在絮体生长前段由0．8768下降到0．2568，后端亦是在一定幅度内波动．这说明小概率对象即大粒径絮体的数量在增加，大概率对象即小粒径絮体的数量在减小．由Δf （α）=f （αmax ）－f （αmin ）的变化可知，Δf （α）由最初的－0．4299迅速增大到0．8679，随后始终维持在一个较高水平．在70s 之前，Δf （α）＜0，此时在整个体系中以小粒径颗粒在颗粒分布占据主导地位；此后Δf （α）转而大于0，并持续上升，说明大粒径颗粒所表示的小概率颗粒在颗粒分布中逐渐抢占主导地位；130s 后Δf （α）表现相对稳定，说明大概率和小概率颗粒的数目比相对稳定．图3中表现出的分布情况也显示出150s 、200s 和250s 之间的波峰和波谷比例已相对稳定．在整个反应进程中，αmax 表现出相对平稳特征，这是由于αmax 表示小概率颗粒，体现了最大粒径颗粒在絮体分布中所占比例始终保持平稳；而大概率颗粒所代表的αmin 呈现出明显下降趋势，由1．7降至1．3左右，体现了小颗粒在絮体生长段的聚集过程．Δα在整个生长段则表现出稳步上升的趋势，由1．0213至1．3659．根据多重分形理论，Δα=αmax －αmin 反映了概率分布范围的大小，概率分布愈不均匀，相应的谱宽会越大；也就是说，Δα在絮体生长的过程中的增大，说明絮体粒径范围在扩大，概率分布变得越来越不均匀．从图3中也注意到絮体分布的峰宽逐渐增加．281期韦伟等：絮凝过程中絮体生长的多重分形行为图5絮体生长f （αmax ）、αmax 、f （αmin ）、αmin 、Δf （α）、Δα变化Fig．5f （αmax ），αmax ，f （αmin ），αmin ，Δf （α）and Δαchange of flocs growth表1部分絮体照片的多重分形谱参数Table 1Multifractal spectrum parameters of part of floc images 时间/s 参数f （αmax ）f （αmin ）Δf （α）αmin αmax Δαf （α）maxα0500．44690．8768－0．42991．70002．72131．02131．99952．0474700．78780．76660．02121．65112．71721．06611．99362．0537900．98710．46730．51981．51772．69561．17791．97782．06581101．12470．25680．86791．37962．68881．30921．93632．06401301．20970．34790．86181．34092．64211．30121．88732．03541501．13760．41800．71961．30932．66721．35791．84352．00241701．14530．66140．48391．34672．66651．31981．82551．99761901．11720．48360．63361．30132．65041．34911．80601．97742101．10190．50200．59991．29672．65521．35851．79511．96932301．14570．74870．39701．33582．63611．30031．77681．96412501．09240．56660．52581．28382．64971．36591．77621．9501图6所示的是在多重分形谱中f （α）max 、α0在絮体生长进程中的行进趋势．根据多重分形理论的性质，当q =0时，D 0为简单维数，此时对应于f （α）max ，与α0一起反映了最或然子集的性质，即反映了絮体群的整体几何特征．结合表1的数据，由于絮体在生长初期会经过碰撞简单的结合在一起，α0在最初的30s 内处于上升状态，从2．0474升至2．0658，这说明絮体群整体的奇异程度在上升；而后处于持续下降的过程，至絮体生长段末α0降至1．9501，这是因为絮体颗粒数目迅速减少并且絮体开始团聚并相互挤压，使絮体群的整体奇异性下降，并且由于颗粒数目的降低和絮体群空间占有率下降，f （α）max 伴38环境科学学报34卷随絮体的生长而呈下降态势，由1．9995降至1．7762．图6絮体生长f （α）max 、α0变化Fig．6f （α）maxand α0change of flocs growth结合图2，发现絮体生长段的多重分形特征参数变化并非随平均粒径的持续增大和颗粒数的持续减小而呈现持续的变化特性，如图5中f （αmax ）、f （αmin ）、αmin 、Δf （α）、Δα在110 130s 之前变化显著，而后出现上下波动或变化变缓的现象，图6中α0则出现先上升后下降的现象．这些不单单是由于絮体几何形态发生变化，也与絮体分布特征的变化密切相关．如图3中所显示的情况，絮体在150s 后的分布变化较之150s 之前的变化已经非常小，150s 之前，絮体主要以小颗粒碰撞聚集为主，表现为f （αmax ）、f （αmin ）、αmin 、Δf （α）、Δα等参数的迅速变化；150s 之后絮体团族之间的聚集增多，较大粒径颗粒出现，小颗粒进一步减少，这时的絮体概率分布不会出现太大的变化，但会向右缓慢发展．5结论与展望（Conclusion and prospect ）通过对在絮凝生长过程中连续采集的絮体图片的分析研究发现，多重分形谱及其特征参数可以定量描述絮体在成长过程中的絮体形态和分布的动态变化情况，从而获取更多的絮体成长信息．当小颗粒进入到絮凝阶段，多重分形谱图由左勾状转变为右钩状，体现了絮体由小颗粒聚集为大颗粒的变化过程．Δα逐渐增大，表现出絮体分布的不均匀程度变化过程；Δf （α）的数值由负转正的变化指示了絮体群落中絮体的主导地位变化；简单分形维数f （α）max 则逐渐下降．絮体形态和分布特征的变化是絮凝过程中的重要现象，对其定量化有助于促进絮凝动力学研究及絮凝机理的完善．结合絮凝剂的反应机理和流体在不同条件下的紊动耗散规律，多重分形分析可揭示絮体的动态絮凝行为特征，为絮凝的过程控制提供重要的参考数据，更多相关内容正在进一步研究中．责任作者简介：杜茂安（1946—），男，教授，博士生导师，主要研究城市水资源及污水资源化；中水回用技术；微污染高含藻湖泊水处理技术，微污染水库水生态及处理技术等．E-mail ：dmahit@126．com．参考文献（Ｒeferences ）：Ariza-Villaverde A B ，Jiménez-Hornero F J ，ＲavéE G D．2013．Multifractal analysis of axial maps applied to the study of urban morphology ［J ］．Computers ，Environment and Urban Systems ，38：1-10Brown G ，Michon G ，Peyrière J．1992．On the multifractal analysis ofmeasures ［J ］．Journal of Statistical Physics ，66（3/4）：775-790Ficker T．2004．Multifractal image analysis of electrostatic surfacemicrodischarges ［J ］．Acta Polytechnica ，44（4）：18-21García-Marín A P ，Jiménez-Hornero F J ，Ayuso J L．2008．Applying multifractality and the self-organized criticality theory to describe the temporal rainfall regimes in Andalusia （southern Spain ）［J ］．Hydrological Processes ，22（2）：295-308Grout H ，Tarquis A M ，Wiesner M Ｒ．1998．Multifractal analysis ofparticle size distributions in soil ［J ］．Environmental Science ＆Technology ，32（9）：1176-1182Li Y ，Li M ，Horton Ｒ．2011．Single and joint multifractal analysis ofsoil particle size distributions ［J ］．Pedosphere ，21（1）：75-83Pérez E ，Bernal C ，Piacquadio M．2012．Multifractal analysis of tensiletoughness and filler dispersion for polypropylene-CaCO 3composites ［J ］．Applied Surface Science ，258（22）：8940-8945Song Ｒ，Bian C ，Ma Q D Y．2013．Multifractal analysis of heartbeatdynamics during meditation training ［J ］．Physica A ：Statistical Mechanics and its Applications ，392（8）：1858-1862孙霞，吴自勤，黄畇．2003．分形原理及应用［M ］．合肥：中国科技大学出版社．68-74Vasiljevic J ，Ｒeljin B ，Sopta J ，et al ．2012．Application of multifractalanalysis on microscopic images in the classification of metastatic bone disease ［J ］．Biomed Microdevices ，14（3）：541-548谢淑云，成秋明，李增华，等．2009．矿物微观结构的多重分形［J ］．地球科学———中国地质大学学报，34（2）：263-269张德祥，高清维，钟维年，等．2007．半连续Ag 纳米薄膜显微图像的多重分形谱研究［J ］．电子科技大学学报，36（5）：948-95148。
絮凝条件对絮体分形结构的影响
絮凝条件对絮体分形结构的影响
絮凝状态对絮体形态有明显的影响。
絮凝条件下，絮体的形态可以分
为三种：球形、聚集态、网状结构。
在球形状态下，絮体的分形结构受到
聚合剂的作用，子球体分形结构增强。
当絮体处于聚集态时，絮体的分形
结构受到悬浮体的影响，子球体之间形成细密网络结构，子球体聚集在一起，网络结构比单个子球体更致密。
当絮体处于网状状态时，子球体两两
之间形成紧密网络，而絮体内部子球体之间形成由破碎的小形成网络结构。
絮凝条件会限制絮体的聚集和游动，这就是絮体形态的影响。
总的来说，
絮凝条件会影响絮体的形态和网络结构，从而改变絮体的特性和性能。
微生物絮凝剂的研究进展及应用现状
微生物絮凝剂的研究进展及应用现状微生物絮凝剂的研究进展及应用现状绪论微生物絮凝剂是一种能够促使悬浮液中微小悬浮颗粒结合成较大颗粒的生物产物。
由于其高效、环保、低成本等优点，近年来受到了科研工作者的广泛关注。
本文将从微生物絮凝剂的研究进展、应用现状以及未来的发展方向等方面进行分析和探讨。
一、微生物絮凝剂的研究进展1. 研究方法微生物絮凝剂的研究主要通过从自然环境中分离出具有絮凝能力的微生物菌株，并通过培养和筛选等方法获得原料菌株。
随着分子生物学和生物工程技术的快速发展，研究者们可以通过基因克隆和重组技术来改良和合成新的微生物絮凝剂，提高其絮凝效果和使用寿命。
2. 絮凝机理微生物絮凝剂的絮凝机理主要包括生物胶凝、表面吸附和胞外多糖等。
其中，生物胶凝是指微生物细胞通过分泌胶态物质使悬浮颗粒聚集在一起；表面吸附是指微生物细胞表面的特异性吸附作用，使悬浮颗粒结合在细胞表面上；胞外多糖是微生物细胞分泌的聚合物，能够与悬浮颗粒发生化学反应，形成较大的絮凝群。
二、微生物絮凝剂的应用现状1. 污水处理领域微生物絮凝剂在污水处理中具有较为广泛的应用。
通过加入微生物絮凝剂，可以促使悬浮颗粒聚集成大颗粒，便于沉淀或过滤，从而达到净化水质的目的。
此外，微生物絮凝剂还可以降低处理过程中的能耗和化学药剂的使用量，具有较好的环保效益。
2. 污泥脱水领域污泥脱水是污水处理过程中重要的一环。
微生物絮凝剂作为一种生物脱水剂，可以与污泥中的水分结合形成饼状物，在离心或压滤后将水分从污泥中分离出来。
相比于传统的化学脱水剂，微生物絮凝剂具有较低的成本和较好的环境友好性。
三、微生物絮凝剂的未来发展方向1. 结合纳米技术利用纳米技术来改善微生物絮凝剂的絮凝效果是未来的一个发展趋势。
通过调控微生物絮凝剂中纳米颗粒的形态和结构，可以提高絮凝效率和抗腐蚀性能，拓宽微生物絮凝剂的应用范围。
2. 基于遗传工程的改良通过遗传工程技术，可以改良微生物细胞内的絮凝相关基因，提高微生物絮凝剂的絮凝效果和稳定性。
微生物絮凝剂的研究现状和成果
法免 去 了实验 中筛 选 和 培养 絮凝 微 生 物 的 繁复 ， 且 而 菌种 特性 明 了， 实验 中易把握 ， 成本 高。 但 菌种的筛选 采 用 初 筛和 复 筛 方 法经 多次 固体 、 液 体培 养 、 测 絮 凝 性 后 ， 选 出能 产 生 絮 凝剂 的 微 生 检 筛
物。 １ ２ 微生 物絮凝 剂 的 产生 条件 及 对 其絮凝 性 能影响 ．
１ １ 絮凝 微生 物的 来源 和筛选 ．
絮凝剂与其它化学絮凝剂 絮凝性 能的比较试验 ； 阳离 子对微 生物 絮凝剂 絮 凝性 能 的影 响 ； 处理 悬 浊液 本 被 身性质如原水 ｐ Ｈ值、 杂质成份、 浓度等对微生物絮凝
剂的影 响 。 １４ 微生物絮凝 剂的成份 结构分析和 生物学研 究
１３ 微生 物絮凝 剂絮 凝性能 试验 研 究
文分析 国内外现有资料的研 究内容， 综述 了微生物絮
凝 剂的一般研 究方法 和 研 究 成果 ， 并提 出 了微生 物 絮
该 项研 究的 目的是 得出微 生 物絮 凝剂 的水质适 应 范 围、 佳 投药量及 絮凝 特性 ， 最 并为 絮 凝机理 研究提供 初步分析 数据 。因 此试 验 研 究 多 从 以 下几 方 面 开 展 ： 微生物 絮凝剂 对各 种 悬浊 液 絮 凝 能 力 的试 验 ； 生 物 微
维普资讯
微生物絮凝剂的研究现状和成果
游 映 玖
微生物 絮凝剂 的研究现状和成 果
游 映玖
（ 武汉科技大学城 建学 院， 武汉
摘
４０ ０ ） ３ ０ ０
要 ：通 过 分析 目前 国 内外 微 生 物 絮 凝 的 研 究现 壮 ． 纳 了 微 生 物絮 凝 剂 的 一 般 研 究方 法 ， 述 了赣 生 物 絮 凝 荆 的研 究戚 果 ． 归 综 井
微生物絮凝剂絮凝机理的研究方法
微生物絮凝剂絮凝机理的研究方法摘要：微生物絮凝剂是一种新型絮凝剂，以微生物为主要活性组分，在水处理中具有很好的絮凝性能。
本文针对微生物絮凝剂的结构与机理进行研究，总结了目前常用的研究方法，并进一步探讨了微生物絮凝剂在实际应用中的前景。
关键词：微生物絮凝剂，絮凝机理，研究方法，实际应用 1. 引言絮凝技术是水处理过程中的关键环节之一，主要用于去除水中的悬浮物、胶体物质、重金属离子等，以提高水质。
传统絮凝剂主要包括无机絮凝剂和有机絮凝剂，但它们在水质处理过程中存在一些问题，如投药量大、残留物增多等。
因此，研究和开发新型絮凝剂势在必行。
微生物絮凝剂作为一种新型絮凝剂，由微生物活性组分制成，其在改善水质方面表现出良好的效果。
目前，对微生物絮凝剂的研究主要集中在其絮凝机理上，了解其结构与机理对于提高絮凝效果具有重要作用。
因此，本文将介绍微生物絮凝剂的絮凝机理和研究方法，并探讨其在实际应用中的前景。
2. 微生物絮凝剂的絮凝机理微生物絮凝剂的絮凝机理主要包括生物絮凝、吸附絮凝和胞外多糖絮凝三个方面。
2.1 生物絮凝微生物絮凝剂中的微生物通过细胞表面产生的胞外鞭毛、纤毛等结构，使颗粒物质聚集形成絮体。
这些细菌的细胞表面具有一些特殊的化学性质，如静电性、亲水性等，使其与悬浮物质产生吸引力，从而发生絮凝。
此外，细菌细胞的活性代谢产物也对絮凝过程起着重要作用。
2.2 吸附絮凝微生物絮凝剂中的细菌细胞表面具有丰富的功能基团，如羧基、氨基等，能够与悬浮物质吸附结合。
这些功能基团与悬浮物质之间的化学作用力是絮凝的重要机理之一。
微生物絮凝剂中的微生物通过其表面功能基团与悬浮物质形成吸附层，进而产生絮体。
2.3 胞外多糖絮凝微生物絮凝剂中的微生物通过分泌胞外多糖物质，使水中的悬浮物质被包裹在多糖网结构中，从而形成絮体。
胞外多糖具有较好的在水中的溶解性和粘度，能够有效地促进絮体的形成和稳定。
3. 微生物絮凝剂的研究方法微生物絮凝剂的研究方法主要包括材料选择、絮凝性能评价和结构分析三个方面。
分形理论及其在絮凝中的应用
５３FRIEND OF CHEMICAL INDUSTRY 生化与医药 ２００７．ＮＯ．０７ 化工之友其定义是支离破碎的１９７７年他出版了第一本著作标志着分形理论的正式诞生他出版了著名的专著从此分形是非线性科学中的一个前沿课题分形被赋予不同的名称等等是没有特征长度的图形和构造以及现象的总称分形已经成为一门描述自然界中许多不规则事物及现象的规律性学科［１］自然科学工作者由于受欧氏几何学及纯数学方法的影响建立起各种理想模型这种线性的近似处理方法也很有效但是对于一些复杂的非线性系统和过程而分形理论则是直接从非线性复杂系统本身入手这一点就是分形理论与线性近似处理方法本质的区别分形已经成为一门描述自然界中许多不规则事物的规律性学科自相似性是没有特征长度的物体指的是若把所考虑的图形的局部放大标度不变性是指在分形上任选一局部区域即不论将其放大或缩小不规则性等各种特性均不发生变化自相似性与标度不变性是密切相关的分形的一个较为通俗的定义一般地即认为它具有下述典型的性质（２）Ｆ不规则（３）Ｆ通常有某种自相似的形式（４）Ｆ的（５）大多数情况下如迭代分形维数在过去的混凝过程研究中黑箱即使考虑微观过程用已有的胶体化学理论加以解释尽管有的研究者在理论推导和形成最终的数学表达式时引入了颗粒系数加以修正（如基于著名的Ｓｍｏｌｕｃｈｏｗｓｋｉ方程所进行的混凝线性动力学的探索与改进［３－６］）因此它从水中胶粒和所加絮凝剂在水中的真实形状和大小它把微观的颗粒形态观测与宏观的絮凝结果分析结合起来由于絮凝体的成长是一个随机过程如果不考虑絮凝体破碎的话小的集团又结成大的集团如此一步步成长［７］这正是分形的两个重要特征絮凝体的形成具有分形的特点很多学者以分形理论为基础进行絮凝过程形态学的研究众多学者致力于对凝聚体的计算机模拟并测出了其分形维数科研工作者将分形还是与絮凝过程结合进行研究但对于其它复杂的分形所以再实际应用中大致可分为［１］（２）根据测度关系求维数（５）根据频谱求维数计算机模拟法是基于分形结构的形成机制２．１ 影像分析法影像分析法是应用电子显微镜如透射显微镜（ＴＥＭ）对聚集体连续快速拍摄进行分析１．集美化妆品（东莞）有限公司 广东东莞 ５２３６１７； ２．贵州省环境科学研究设计院 贵州贵阳 ５５０００２；３．深圳市万山红环保实业有限公司贵阳分公司 贵州贵阳 ５５０００２本文介绍了分形的概念关键词Ｘ５３文献标识码FR IE ND O F CH EM IC AL I ND US TR Y５４生化与医药化工之友 ２００７．ＮＯ．０７质量与粒度的关系中获得将图像中的颗粒数与所测定的具有典型粒径的每个颗粒的质量相乘即得硫酸铝与活性污泥聚集体［９针铁矿聚集体以及最近对有机物聚集体的结构也进行了分析［１１］并且其基于这样一个假设那么从二维投影分析所得的分形维数与实际分形维数相同而仅当ｄＦ只是略微小于２时将会发生较大的偏差如果ｄＦ＞２因此分形维数只能是２然而仍属于间接测定并应用计算机处理数据的强大功能２．２ 絮体沉降速率如下列方程所示其中ｃ常数与球形固体由Ｓｔｏｋｅｓ定律所得的值２相比相应地得到聚集体的密度为Ｐ基于此方程Ｒｃ＋１该法对于较大的聚集体如活性污泥尤为适合１０乳胶颗粒聚集体的分维的测定［１３］沉降法应用于分维的测定具有一些明显的缺点乳胶微颗粒混凝所得聚集体由沉降法所测定的分维往往比Ｓｔｏｋｅｓ定律所得的分维平均大４－８．３倍［１４］假定滞延系数（Ｄｒａｇ Ｃｏｅｄｆｆｉｃｉｅｎｔ那么在ｄＦ＞２时当ｄＦ＜２时从而由沉降速率与Ｓｔｏｋｅｓ定律所计算出的分维将不再是正确的从而得以应用于推测分形结构颗粒与溶胶的聚集体的分析测定１６］Ｊｕｎｇ等人指出静态光散射可以应用于测定后胶体ｐｏｓｔ－ｃｏｌ－ｌｏｉｄａｌ即微米级颗粒粒度范围的分形结构［１７］特别在样品的制备与结果分析方面具有其特殊的优越性且极少涉及高分子铁系絮凝剂待处理颗粒物表面结构特性以及这些水解产物与胶体表面作用的机理如何用分形理论解释还在探索中比如光子光谱从分子水平对聚铁絮凝剂的水化学过程进行研究参考文献［１］ 张济忠北京蒋展鹏中国给水排水３（５）环境科学学报１８（１）丹保宪仁环境科学学报２０（３）。
絮体生长模拟及其分形特性的研究进展
在 给水 处理 中 ， 凝 具有极 其 重要 的作 用 ， 混 絮
凝 过程的完善程度 ， 直接影响着后续处理如沉淀 、
过 滤等工 艺 单元 的处 理 效 果 ． 于 絮凝 的理 论 基 关 础在 国外 研 究得 比较 多 ， 但在 过去 的研究 中 ， 人们 大都 是将 水 中得 胶 体 颗 粒 抽 象 为球 形 ， 已有 的 用 胶体 化学 理 论去 加 以解 释 ， 在 理 论 推 导 中引入 并 颗粒 系数 加 以修 正 ， 与实 际实 验 所 观 察 到 的 现 这
凝过程的一门较高层次的学科 ¨ 川．
作者简 介 ： 余振勋 （９ １ ， ， １８ 一） 男 浙江衢 州人 ， 南华 大学 城市建设学院硕士研究生． 主要 研究方 向： 水处 理理论与技 术． 通 讯作 者．
维普资讯
第 ２ 卷第 ２期 １
余振 勋等 ： 絮体生长模拟及其分形 特性的研究进 展
ａ ｄ Ｔｈ ｉ ａ ｔ ｌＰｒ ｐ ｒ ｉ ｓ ｎ ｅ ｒ Ｆｒ ｃ ａ ｏ ｅ ｔｅ
ＹＵ Ｚｈｅ ｘ ， ｎ． ｕｎ ＴＡＮ ａ ． ｕａ Ｋ ｉｘ ｎｈ
，
ＹＩＺ ｅ ｇ ｉ ｈ ｎ ｄ２
（ ． ｃ ｏｌ ｆ ｒａ ｏ ｓ ｕｔ ｎ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ ｏｔ ｈｎ ， ｎｙ ｎ ，Ｈ ｎｎ４ １０ ， ｈｎ ； １ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｂｎ Ｃ ｎｔ ｃ ｏ ， ｎｖ ｓｙ ｆ ｕｈＣ ｉａ Ｈｅｇａ ｇ ｕ ａ ２ ０ １ Ｃ ｉａ Ｕ ｒ ｉ ｅ ｉ Ｓ
变性 ， 就是 说 絮体也 是 一个 分形 结构 ． 也
关键 词 ： 絮体 ； 拟 ； 模 分形 维数 ； 形特性 分 中图分 类号 ： ４ ５ ５ ０ １ ． 文献标 识 码 ： Ａ
Ａｄ ａ ｃ ｎ Ｓ ｍ ｕｌｔｏ ｆＦｌｃ ｏ ｈ ｖ ｎ ｅｉ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｓ Ｇｒ ｗｔ
水处理用絮凝剂絮凝机理及研究进展
收稿日期:2007-10-09作者简介:毛艳丽(1975-),女,河南周口人,讲师,博士研究生,研究方向为环境科学与工程,myanliao @ 。
基金项目:江苏大学高级人才基金(04JDG017)。
水处理用絮凝剂絮凝机理及研究进展毛艳丽1,2, 张延风3, 罗世田3, 闫永胜1(1.江苏大学 化学化工学院,江苏 镇江 212013; 2.平顶山工学院,河南 平顶山 467001;3.平顶山市建设工程质量监督站,河南 平顶山 467001)摘 要:本文综述了絮凝剂絮凝机理的研究现状,系统介绍了无机絮凝剂、有机合成高分子絮凝剂和天然高分子絮凝剂的理化性质、絮凝动力学、絮凝机理、絮凝活性分布规律。
利用生物技术开发的微生物絮凝剂是一种新型絮凝剂,具有无毒无害,微生物降解性能好,无二次污染等优点,故本文重点分析了微生物絮凝剂的絮凝机理、絮凝活性影响因素。
关键词:无机絮凝剂; 有机合成高分子絮凝剂; 天然高分子絮凝剂; 微生物絮凝剂; 絮凝机理中图分类号:X 703 文献标识码:A 文章编号:1672-7037(2008)02-0078-05 絮凝技术现己被广泛应用于饮用水处理、废水处理和食品、发酵工业等领域[1],其目的是使水中胶体和悬浮物颗粒凝聚为大的絮凝体,以便从水中分离出来。
常用的絮凝剂一般分为三类[2]:(1)无机絮凝剂,例如硫酸铝、聚合氯化铝和聚合硫酸铁;(2)有机合成高分子絮凝剂,例如聚丙烯酰胺类和聚乙烯亚胺,(3)天然高分子絮凝剂,例如微生物絮凝剂、壳聚糖、藻酸钠、改性淀粉、几丁质聚氨基葡萄糖等。
1 絮凝剂絮凝机理研究概况自20世纪50年代以来,人们对絮凝作用机理作了大量深入的研究,先后提出了许多理论。
总的来说,大致经历了三个主要的发展阶段[3]。
20世纪60年代以前,有关絮凝的理论主要以胶体化学理论作为其理论基础,有根据经典胶体化学理论的Gw oy 一Chap m an 双电层模型而建立的DLVO 凝聚物理理论[4],以及由Smolu-chow ski 提出并由Camp 和Stein 加以实用化的絮凝速度梯度理论[5],该理论强调了压缩颗粒双电层的扩散层机理,降低或消除颗粒间的势能峰垒的凝聚作用机理以及层流速度梯度决定着颗粒间碰撞效率的机理。
絮凝过程研究
这文章是摘要的硕士论文对越南广宁地区对絮凝分离煤泥水过程的影响因素1. 前提煤泥水处理（浓缩池）是选矿工艺中不可缺少的环节，影响到选煤厂的选煤能力，生产费用特别是直接影响到环境，由于浓缩池的水不循环而溢出来留到天外的净水池。
从浓缩池回收粉煤的工作用絮凝剂，增加沉淀速度。
然而目前在越南未有这方面的深度研究，所以研究絮凝分离煤泥水过程的影响对越南广宁省的选煤厂在煤泥回收与保护环境是非常重要的项目。
2. 煤泥标本以及絮凝剂絮凝剂差不多都是分子带点的纤维，净重量小于1000kg/m3(600-800kg/m3), 纤维丝的应有很广泛比如说：煤矿工业，城市供水，污水处理，化学工艺…在选矿主要用来吸收，凝缩硬矿在处理泥水过程。
煤泥标本从煤泥留到浓缩池之前提取，加工后进行分析，粒度现实在 2.1表以及2.1图。
表 2.1. 煤泥粒度成分表图 2.1煤泥粒度特性曲线图3.絮凝剂的实验3.1.絮凝剂费用的影响实验对絮凝剂进行一系列实验，煤泥浓度固定为100g/l，搅拌时间为1分钟；絮凝剂A110, A120, A130（日本产），VFA1099（法国产），实验标本是锦普地区以及黄名地区的煤泥。
实验条件是更改絮凝剂费用。
从特性曲线图3.1可以看出不同的絮凝剂费用有最优凝缩速度。
表 3.1. 凝缩速度与絮凝剂费用的关系表图3.1. 凝缩速度与絮凝剂费用的关系评价：- 对锦普地区的煤泥，当絮凝剂的费用增加从50-200g/t，凝缩速度也会上升，但是上升到一定值就会下降。
最优速度是当速凝剂蜂拥在100-150g/t范围内，随着絮凝剂种类而变化。
- 对于黄名地区的煤泥，当絮凝剂的费用增加从50-200g/t，凝缩速度也会上升，絮凝剂费用在150g/t是达到最高速度。
对与锦普地区煤泥采用实验的絮凝剂为VFA1099。
- 同样的絮凝剂费用，在黄名地区的煤泥凝缩速度比锦普地区的煤泥凝缩速度要快。
有很多因素影响到凝缩速度但是最主要还是黄名地区的煤泥净重量为1800-1900kg/m3比锦普地区的要中（1200-1500kg/m3）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第 ３ １巷 第 １期 ２ ０ 年 ３月 ０２
絮 凝 过程 的 分 形 研 究 进 展
李 刽 超 ，楮 君 达 林 广 发 ， ，丰 华 丽
（ 河海 大 学环 境水 利研 究所 ． 苏 南京 ２０ ２ ｝ １ 江 ｌ０４２ 南京 大学城 市与 资源科 学 系 ， 苏 南京 ２００ ） 江 １０８
‰ ｍ ． ｒ ｌｔ ｎｇ ｏ ｒ ｓ ａ ｃ ｈｅｃ ｍ ｐｌｘ ｓｒ ｔ ａ ａ ｒｘ ｏ ｌｅ ｄｅ ｉ ｎ ｅａ ｈｉ ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ ｈ ｔ ｏ ｅ ｔｕｃ ｕｒ ｌｍ ｔｉ ｌｆｏ ｓｕｎ ｒｓｍｐｌ ｐ ｈ ｓ ｓｔａ ｔｏ ｌｙ．Ｆｒ ｃ ａ ｈｅ ｒ ｅｈｙ ｏｔ ｅ ｅ ｒ ｄｉｉｎａｌ ａ ｔ ｌｔ ｏ ｙ，
； ａ ｔ ｅ ｏ ｓ ｔ ｆｎ ｎ ｉ ｅ ｒｍａ ｈ，ｅ ｎ ｂ ｐ ｌ ｄ ｉ ｔ ｅｓ ｕ ｙ ０ ］ ｃ ｕ ａ ｉｎ Ｔｈ ａ ｔｓ ｃ ｉｖ ｍｅ ｓｉ ｈ ｓｆ ｌ ｂ ｏ ｄ Ｌ ｃ ｉ ｆ ｅ ｏ ｌ ａ ｔ ｖ ｏ ｎ ｔ ｅａ ｐｉ ｎ ｈ ｔ ｄ ｆ ｏ ｃ ｌｔ ｔ ｅ ｉ ｏ ｅ］ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ｅ ｍ ｔ ｉ ｉ ｄ ａ ｒ ａ ａ ｎ ｅ
关 键 词 ： 凝 分 形 ；综 述 絮
中圉分类号 ： ３． Ｘ１ １ ２
文献标识 码 ； Ａ
文 章 编 号 ：０ ６７ １ （０ ２ ０ —１ ８０ １ ０ —８ ７ ２ ０ ） １０ ２ —４
Ａｄ ａ ｅ ｎ ｔ ｒ ｃａ ｆ ｆ ｏ ｃ ｌ ｔｏ ｖ ｎｃ ｓｉ ｈｅ ｆ ａ ｔ ｌ ｏ ｌ ｃ ｕ ａ ｉ ｎ ｆＩ ！ｎ ｃ ａ ＣＨＵ ｕ — ａ ，ＩＩ Ｇｕ ｎ —ａ Ｆ ａ ｈ ｏ ， Ｊ Ｊ ｎ ｄ Ｎ ａ ｇ ｆ ＥＮＧ ａｌ Ｈｕ ｉ
ａｒ ｒ ｖｅ ｄ． ｅ ｉｗｅ
Ｋｅ ｒ ｓ ｆ ｃ ｕ ａ ｉ ｎ；￣ａ ｔ ［ ｅ ｉｗ ｙ ｗｏ ｄ ｌ ｅ ｔ ｔ ｏ ｏ ｒ ｃ ａ ；ｒ ｖ ｅ
崮 于 水 中 的 胶 体 、 小 的 固 体 颗 粒 具 有 很 大 的 比 表 面 积 ， 种 枵 染 物 在 这 些 颗 粒 上 的 吸 附 对 于 它 们 在 细 各 水 体 中 的 时 空 分 布 具 有 决 定 性 的 作 用 ． 污 染 物 吸 附 到 固 体 颗 粒 上 后 ， 随 颗 粒 物 存 在 状 态 的 变 化 而 相 应 当 将 地 变 化 絮 凝 形 成 絮 体 是 水 体 颗 粒 物 的 主 要 变 化 过 程 ， 以 下 一 些 因 素 决 定 ： 分 来 源 、 小 、 要 颗 粒 的 由 组 大 主
’ ［￣ｉｌ ｆＥＩ ｌ ｎ ｎ ！ ｎ ｔ Ｉｅｏ ｒ ｒ ｍｅ ｔＷ ａｅ ｃｅ ｃ ，Ｈｏ ａ Ｕｎｖ ｒｉ ｌｔ ｖｏ ｔｒＳ ｉ ｅ ｎ ｈ ｌ ｉｅｓｔ ｙ．Ｎａ ｊ ｇ， ｉｒ ｓ １ ０ ４， ｉ＊ｆ２ Ｃｉ ｎ ｎｉ ｎ ］ａｔ ｕ２ ０ ２ Ｃｈｎ ． ｔ ａ ｄＲｅ 口 Ｓ ｉｎ ｅ ｇ ｙ ｓｕ ｃｅ ｃ
摘 要 ・水体 颗 粒 物 的絮 凝 过 程 是 影 响 污 染 物 迁 移 转 化 的 重要 因 索 ， 已有 多 年 的 研 究 历 史 形 理 论 作 为 非 线 性 数学 的 活 跃 分
甘支 在 絮体 及絮 凝 这 一 与 高 度 不 规 则 结 构 相 关 联 的 研 究 中 显 示 出很 强 的实 用 性 ， 利用 分 形 方 法 可 从 更 近 于 真 实 的 角 度 来刻 蜥 掣 体及 其 难 成 过 程 ． 文 就 国 外 在 絮 凝 分 形 研 究 中 的最 新 成 果 作 一 综 述 ． 本
Ｄ ｐ ｒｒｅ ｔ ｎｉｇＵｎ ｅｓ ｙ Ｎａ ｊ ｇ Ｊ ｎ ｓ １ ０ ８ ｈ ｎ ） ｅａｌ ｍ ｎ Ｎａ ） ｉ ｒ ｔ ， ｎｉ ， ｉ ｇ ｕ２ ０ ０ ｔ ｉａ ｎ ｖ ｉ ｎ ａ Ｃ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｆ］ｃ ｕａ ｉｎ ｏ ａ ｔ ｌ ｎ ｗａ ｅ ｌｙ ｉｎ ｆ ａ ｔｒ ｌ ｏ ｈ ｔ ｎ ａ ｄ ｔａ ｓｏ ｍａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｔ ｍｉ ａ ｔ．Ｉ ｇ ｔ ｏ ｃ ］ ｔ ｆｐ ｒ ｉ ｅｉ ｆ ｒｐ ａ ｓ ａｓｇ ｉ ｃ ｎ ｏ ｅ ｎ ｔ ｅ ｍｏ ｉ ｎ ｒ ｎ ｆ ｒ ｔ ｆ ｎ ａ ｎ ｎ ｓ ｔｍｉｈ ｏ ｃ ｉ ｏ ｏ ｃ
维普资讯
福建 农 韩 太学 学 ｛ 自然 科 学 短 ） 臣（ Ｊ ｕ ｎ ｉ ｆＦ ｊ ｎ Ａｇ ｉｕｔ ｒ ｎ ｒｓｒ ｎｖ ｒｉ ’Ｎａ ａ Ｓ ｉｎ ｅＥｄｔ ｎ） ｏ ｒ ａ ｕｉ ｒ ｌ ｅａ ｄ Ｆｏｅ ｔｙＵ ｉｅｓｔ （ ｍｒ ［ ｃｅ ｃ ｉｏ ｏ ａ ｃ ｕ ￣ ｉ
地 球 化学性 质 体 中的化 学 与生 物 学的凝 聚过 程 、 流 的剪应 力 和 紊 动强 度 等 研究 水 体悬 浮 颗 粒 的 水 水
行 为 是 理 解 污 染 物 迁 移 转 化 的有 效 手 段 ．
５ Ｎ理 论是 非线 性 数学 研究 中十分 活 跃的 一个 分 支 ， 研究对 象是 自然 界和 非 线 性系 统 中 出现 的不 Ｊ ＇ 其 光 滑和 不规 则的几 何形 体 ． 絮体 表 面和 内部 的高度 不规 则性 ， 使传 统的简 化模 型 研究方 法不 能很 好地 反应 交 际情 况 ， 而分 形 的方 法可 从 更接 近于 真实 的角度 来刻 画 絮体及 其形成 过程 ． 文就 近年 絮凝 过程 的分形 本