天然有機(jī)高分子改性絮凝劑的應(yīng)用研究

邱 琳

（西南科技大學(xué)，四川 綿陽(yáng) 621010）

絮凝作為廢水處理的一種重要方法，在水處理工藝中有著廣泛的應(yīng)用。而絮凝劑的種類(lèi)、性質(zhì)、性能是影響絮凝處理效果以及成本的關(guān)鍵因素。無(wú)機(jī)絮凝劑由于投放量大，效率低，其應(yīng)用受到了限制。有機(jī)高分子絮凝劑中，由于合成有機(jī)高分子絮凝劑制作成本高，且存在著一定量的殘余單體，不可避免地帶來(lái)了毒性，故其應(yīng)用也受到一定的限制。天然高分子絮凝劑因具有原料來(lái)源豐富，選擇性大，絮凝速度快，安全無(wú)毒，可生物降解等優(yōu)勢(shì)備受關(guān)注[1]。木薯淀粉具有價(jià)格低，非淀粉雜質(zhì)含量高且粘度高、糊液穩(wěn)定透明等優(yōu)勢(shì)。筆者以木薯為原料，經(jīng)過(guò)預(yù)處理、陽(yáng)離子改性等制備出一種絮凝劑，并選擇生活污水、糖蜜酒精廢液對(duì)其進(jìn)行了應(yīng)用研究。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試材料與試劑 水樣：生活污水（實(shí)驗(yàn)用水取自昆明市某污水處理廠(chǎng)進(jìn)水，其水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1）。糖蜜酒精廢液：實(shí)驗(yàn)用水取自昆明市某化工廠(chǎng)，其主要水質(zhì)指標(biāo)為pH值3.57，CODcr為102 580 mg/L。原料：木薯淀粉。試劑：無(wú)水乙醇（分析純≥99.7%），氫氧化鈉，氯化鈉（分析純），環(huán)氧氯丙烷（分析純），三乙胺（分析純），雙氧水，硫酸亞鐵，去離子水。

表1 實(shí)驗(yàn)用水水質(zhì)

1.1.2 儀 器 供試儀器：電子恒溫水浴鍋，ZXZ-05型旋片式真空泵，四口燒瓶，抽慮裝置，721型分光光度計(jì)，JJ-4型六聯(lián)數(shù)顯電動(dòng)攪拌器，COD快速測(cè)定儀、酸度計(jì)等。

1.2 方法

1.2.1 絮凝劑的制備 將木薯淀粉50 g加入150 mL蒸餾水中，在40℃溫水中水浴2 h后靜置并加入一定量的無(wú)水乙醇攪拌，抽濾后將濾渣脫水烘干，即得制備絮凝劑的木薯母體[2]。將環(huán)氧氯丙烷（20 mL）和三乙胺（過(guò)量）放入燒瓶置入冰浴鍋中。密閉攪拌反應(yīng)3 h，冰浴靜置5 h，分層后取上層液，用Ag+檢驗(yàn)上層液便為所制得的陽(yáng)離子單體[3]。稱(chēng)取一定量（2.0 g）的木薯母體，加入0.1%的NaC1，再用一定濃度的NaOH溶液于水浴恒溫?cái)嚢鑹A化一段時(shí)間后，加入H2O2-FeSO4引發(fā)劑活化60 S。加入過(guò)量單體在一定溫度反應(yīng)一段時(shí)間，反應(yīng)物冷卻后抽濾，然后用去離子水沖洗，將所得物烘干保存，即得自制絮凝劑[3]。

1.2.2 水樣與絮凝性能實(shí)驗(yàn) 取不同水樣各500 mL，分別加入自制絮凝劑。用六聯(lián)攪拌器先在120 rpm條件下攪拌5 min，隨后以50 rpm攪拌10 min，靜置30 min。取距液面30 mm上清液分別測(cè)其處理結(jié)果。同時(shí)觀(guān)察絮團(tuán)大小及絮團(tuán)沉降速度。以蒸餾水為基準(zhǔn)，于560 nm處分別測(cè)定糖蜜酒精廢液脫色前和脫色后的吸光值，按下式計(jì)算脫色率η[4]。

η=A0-A1/A0×100%

式中，A0為處理前酒精廢液的吸光值；A1為處理后上層清液的吸光值。

2 結(jié)果與分析

2.1 絮凝劑對(duì)生活廢水絮凝性能實(shí)驗(yàn)

2.1.1 最佳投加量的確定 如圖1、2所示，隨著絮凝劑投加量增大，透光率增加到一個(gè)峰值后，反而下降；而化學(xué)需氧量隨投加量增加先下降，到達(dá)最低值后又微弱回升。由此可見(jiàn)，過(guò)量絮凝劑溶解在水中而不沉降，會(huì)造成水樣的透光率下降和CODcr值升高。所以絮凝劑的最佳投加量是15 mg/L。

圖1 絮凝劑投加量對(duì)絮凝效果影響

圖2 絮凝劑投加量對(duì)化學(xué)需氧量的影響

2.1.2 溫度對(duì)絮凝效果的影響 如圖3所示，溫度升高對(duì)絮凝劑的絮凝效果有削弱作用，不利于絮凝反應(yīng)進(jìn)行。

圖3 溫度對(duì)絮凝效果的影響

2.1.3 pH值對(duì)絮凝效果的影響 如圖4所示，絮凝劑對(duì)pH值有很寬的適用范圍。pH在6.0～9.0范圍內(nèi)，透光率均在94%以上。

圖4 PH值對(duì)絮凝效果的影響

2.2 絮凝劑處理糖蜜酒精廢液脫色效果實(shí)驗(yàn)

2.2.1 絮凝劑用量對(duì)廢液脫色率的影響 當(dāng)絮凝劑用量為 100、200、400、600、800 mg/L 時(shí)，糖蜜酒精廢液的脫色率分別為30.2%、41.1%、45.6%、49.1%、48.3%。從結(jié)果可以看出，酒精廢液的脫色率先隨絮凝劑投加量的增加而增加，當(dāng)用量增加到600 mg/L時(shí)，達(dá)到最大的脫色率49.1%，繼續(xù)加大絮凝劑投加量脫色率出現(xiàn)下降趨勢(shì)。分析其原因可能是絮凝劑通過(guò)對(duì)廢液中帶負(fù)電荷的懸浮粒子的電荷中和作用及吸附架橋作用生成絮凝體沉淀而使廢液脫色。但當(dāng)加入的陽(yáng)離子絮凝劑過(guò)多時(shí)，廢液中的顆粒物質(zhì)因吸附了陽(yáng)離子而帶上正電荷，顆粒間電荷排斥而使脫色效果下降[5]。因此，絮凝劑最佳投加量為600 mg/L。

2.2.2 pH值對(duì)絮凝性能的影響 調(diào)節(jié)酒精廢液pH值，取不同pH值水樣各100 mL，分別添加60 mg絮凝劑，測(cè)試脫色率。當(dāng)水樣的pH值為3、5、7、8、9時(shí)，酒精廢液的脫色率分別為48.3%、49.3%、51.2%、49.6%、48.5%。從結(jié)果可以看出，絮凝劑處理酒精廢液的pH值適用范圍比較寬，其中pH值為5～9之間絮凝劑脫色率較高。

3 結(jié) 論

（1）采用H2O2-FeSO4為引發(fā)劑，環(huán)氧氯丙烷和三乙胺共聚物為陽(yáng)離子單體對(duì)天然木薯淀粉進(jìn)行陽(yáng)離子化學(xué)改性，制得一種有機(jī)高分子改性絮凝劑。

（2）實(shí)驗(yàn)表明，該絮凝劑具有較好的絮凝能力。絮凝劑的最佳投加量為15 mg/L時(shí)，透光率達(dá)到95.6%，同時(shí)CODcr去除率達(dá)到28.7%。該絮凝劑在pH=6～9范圍內(nèi)絮凝效果較好。

（3）對(duì)糖蜜酒精廢液的脫色實(shí)驗(yàn)表明，在絮凝劑用量達(dá)到600 mg/L時(shí)，脫色率達(dá)到49.1%，絮凝劑處理糖蜜酒精廢液的pH值適用范圍比較寬，其中pH值為5～9之間絮凝劑脫色率較高。該絮凝劑對(duì)酒精廢液具有一定的絮凝脫色效果。

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