復(fù)合絮凝劑PAC_CTS對制藥廢水的絮凝效果研究

1、西北農(nóng)業(yè)學(xué)報2007,16(3:211214A cta A g riculturaeB oreali2occi dentalis S inica復(fù)合絮凝劑PAC2CTS對制藥廢水的絮凝效果研究3田鵬1,王莉23,鄧紅霞1,馮貴穎1,蘇少林3(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)理學(xué)院,陜西楊凌712100;2.西北農(nóng)林科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,陜西楊凌712100;3.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西楊凌712100摘要:制備了無機-有機天然高分子復(fù)合絮凝劑PAC2CTS,并探討了其組成、投加量以及廢水p H對制藥廢水絮凝效果的影響。結(jié)果表明,當(dāng)廢水p H為6,復(fù)合絮凝劑組成中C為1/10,投加量為40mg/L時,廢水的色

2、度和COD Cr的去除率分別達到76.3%和47%。優(yōu)于無機高分子絮凝劑PAC?？梢?復(fù)合絮凝劑PAC2 CTS兼有無機和有機絮凝劑的優(yōu)點,是一種使用范圍較廣的新型絮凝劑。關(guān)鍵詞:復(fù)合絮凝劑;殼聚糖;制藥廢水;中圖分類號:X703.5文獻標(biāo)識碼:A文章編號:100421389(20070320211204Application of Composite Flocculant in T reatment of W aste W ater TIAN Peng1,WAN G Li23,D EN G Hong2xia1,FEN G Gui2ying1and SU Shao2lin3(1.College

3、 of Life Science,Nort hwest A&F University,Yangling Shaanxi712100,China;2.College of LifeScience Nort hwest A&F University,Yangling Shaanxi712100,China;3.Yangling Vocationaland Technical College,Yangling Shaanxi712100,ChinaAbstract:The inorganic2organic composite flocculant s PAC2C TS were prepared

4、and used for t reat ment of p harmacy sewage.It showed t hat t he composite flocculant s were better t han primary inorganic and organic flocculant s.For p harmacy sewage more t han76.3%chromaticity and47%COD were wiped off by40mg/L do sage of t he flocculant s wit h1/10weight f raction chitosan in

5、t he composite flocculant at about6p H value.K ey w ords:Pharmacy sewage;Flocculant s;Inorganic2organic composites;Chito san殼聚糖(chito san,C TS的化學(xué)名稱為聚葡萄糖胺(12422氨基22脫糖22D葡萄糖,其為一種自然資源十分豐富的線型聚合物-甲殼質(zhì)脫N2乙酰基的衍生物,是一種天然有機高分子絮凝劑。與無機高分子絮凝劑相比,殼聚糖不僅具有分子量大、對膠體物質(zhì)的吸附架橋能力強、適用范圍廣的特點,而且因其天然、無毒、對人體無任何損害,在水處理中顯示了其獨特的優(yōu)越性

6、,但殼聚糖也存在價格高、最佳投藥范圍窄的缺點1。目前,美國將殼聚糖主要用于給水及飲用水的凈化,而日本則主要用于水處理及污泥脫水2。我國對其開發(fā)研究尚處于起步階段。聚合氯化鋁(PAC是一種較穩(wěn)定的無機高分子絮凝劑,不僅對高濃度、高色度及低溫污染水體的混凝效果較好,形成的礬花大,易沉降,而且還具有易生產(chǎn)、價格低等優(yōu)點2。但在應(yīng)用中存在著較有機高分子絮凝劑投藥量高、產(chǎn)泥量大等缺點。由于天然有機和無機高分子絮凝劑各自存在的優(yōu)缺點,使得復(fù)合絮凝劑成為發(fā)展方向。本試驗將PAC與殼聚糖復(fù)合,制備了新型的復(fù)合絮凝劑PAC2CTS,并對制藥廢水進行了初步處理試驗。1材料與方法1.1試劑與儀器3收稿日期:2006

7、209211修回日期:2007201215作者簡介:田鵬(1970-,男,河南鎮(zhèn)平人,實驗師,在讀碩士,主要從事環(huán)境生態(tài)研究。3通訊作者:王莉(1977-,女,陜西臨潼人,實驗師,碩士,主要從事環(huán)境工程研究。R;硫酸汞(A.R;專用氧化劑(A.R。1.2方法COD Cr去除率=(COD Cr原廢水-COD Cr絮凝后/ COD Cr(濁度,色度原廢水100%(1色度去除率=(A0-A/A0100%(2式中,A0為未經(jīng)過處理的染料溶液吸光度; A為脫色處理后的溶液吸光度。2結(jié)果與分析將不同投加量的復(fù)合絮凝劑PAC2CTS(B= 1.5,C=1/10,不同C值下的PAC2CTS(B= 1.5,不同

8、B值下PAC2C TS(C=1/10,對不同p H下的制藥廢水處理效果見圖1圖4。2.1pH對絮凝效果的影響采用復(fù)合絮凝劑PAC2C TS(C=1/10,B= 1.5、無機絮凝劑聚合氯化鋁PAC(B=1.5及有機絮凝劑C TS在投加量為45mg/L時,對不同p H下的廢水處理效果見圖1。由圖可知,p H為6時,PAC2C TS對COD、色度去除率達到最好,分別為42.6%和68.5%,同樣條件下,PAC對COD、色度去除率分別為40%和67%,而C TS無論是對色度還是COD處理效果都非常微弱(在圖上未繪出。將3個絮凝劑進行比較,復(fù)合絮凝劑PAC2CTS的處理效果最好,而且適用p H的范圍較寬

9、。從試驗結(jié)果也可以看出,絮凝沉淀的效果與原水的p H有密切的關(guān)系。p H變化會引起廢水中膠體粒子Zeta電位(電動電勢變化,從而影響絮凝劑的絮凝效果。從殼聚糖的結(jié)構(gòu)可以看出,殼聚糖分子含有多個羥基(-O H和氨基(-N H2,這些集團含有剩余孤電子對,可以和金屬離子螯合,形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),從而可以去除水中多種有害金屬,如Cu2+、Cr6+、Hg2+和Pb2+等5,6。當(dāng)溶液p H過高時,大多數(shù)金屬離子會水解成羥基絡(luò)合物,從而影響殼聚糖的吸附;而當(dāng)p H過低時,氨基(-N H2被大量質(zhì)子化成-N H3+,從而削弱了氨基(-N H2的螯合作用,使吸附量降低。所以,殼聚糖復(fù)合絮凝劑處理的水體p H應(yīng)為

10、中性6 。圖1pH對絮凝效果的影響Fig.1E ffect of pH on chrom a and CODremoval ratio in w aste w ater2.2不同C值對廢水絮凝效果的影響采用復(fù)合絮凝劑PAC2C TS(B=1.5在投加量為45mg/L,p H為6時,對不同C值下廢水的處理效果見圖2。由圖可知,當(dāng)C值為1/10時處理效果最好,色度去除率和COD去除率達到68.5%和42.6%。這可能是因為,首先PAC以212西北農(nóng)業(yè)學(xué)報16卷 多羥基配合物的化學(xué)形態(tài)起到提供反離子而達到壓縮廢水中帶電微粒雙電層厚度并降低電位的作用;二是PAC 2C TS 大分子發(fā)揮架橋網(wǎng)撲作用使微

11、粒轉(zhuǎn)入沉淀?，F(xiàn)在一般認(rèn)為,在高分子物質(zhì)濃度較低時,吸附在微粒表面上的高分子長鏈可能同時吸附在另一個微粒表面上,通過“架橋”方式將兩個或更多的微粒連在一起7,從而導(dǎo)致絮凝。一般來說分子量越大對架橋越有利,但并不是分子量越大絮凝效果就越好,因為架橋過程中也發(fā)生鏈段間的重疊,從而產(chǎn)生一定的排斥作用,分子量過高時,這種排斥作用可能會削弱架橋作用,使絮凝效果變差。所以在復(fù)合絮凝劑PAC 2CTS 中,如果C 值過高黏度過大就會減弱PAC 的電中和作用,C 值過低也會影響C TS 的吸附架橋作用 。圖2C 值對絮凝效果的影響Fig.2E ffect of different C on chrom aand

12、 COD removal ratio圖3B 值對絮凝效果的影響Fig.3E ffect of different B on chrom aand COD removal ratio2.3不同B 值的復(fù)合絮凝劑對廢水絮凝效果的影響采用復(fù)合絮凝劑PAC 2C TS (C =1/10和無機絮凝劑聚合氯化鋁(PAC 在投加量為45mg/L ,p H 為6時,對不同堿化度的廢水進行處理,效果見圖3。結(jié)果表明,當(dāng)B 值為2.0時兩者的處理效果均達到最好,色度去除率和COD 去除率達到70.7%、46%和70%、46%。從試驗結(jié)果來看,復(fù)合絮凝劑PAC 2C TS (C =1/10的色度處理結(jié)果高于無機絮凝

13、劑聚合氯化鋁(PAC ,就PAC 2CTS 的處理效果來看比純的PAC 的處理效果要平緩得多。這可能是因為,不同B 值的PAC 的水解聚合度(Al x (O H y (3x -y +不同,所以,當(dāng)不同B 值的PAC 與CTS 進行復(fù)合時,它們之間復(fù)雜的相互作用也會有所變化,不僅影響了PAC 2CTS 的帶電性,也影響了PAC 2CTS 的分子量大小。從而絮凝效果就會產(chǎn)生差異 。圖4投加量對絮凝效果的影響Fig.4E ffect of different dosage on chrom aand COD removal ratio2.4不同投加量對復(fù)合絮凝劑處理效果的影響采用復(fù)合絮凝劑PAC 2

14、C TS (B =2.0,C =1/10和無機絮凝劑聚合氯化鋁PAC (B =2.0在p H 為6時,對不同投加量下的廢水處理效果見圖4。圖中顯示,當(dāng)復(fù)合絮凝劑投加量為40mg/L 時,色度去除率和COD 去除率最高達到76.3%和47%。而當(dāng)聚合氯化鋁PAC 投加量為50mg/L 時,色度去除率和COD 去除率最高達到76%和47.2%。復(fù)合絮凝劑投加量過少或過多,色度去除率和COD 去除率均不高。這可能是因為,當(dāng)投加量過少時,由于絮凝劑無法完全吸附水中膠粒而去除效果差,而廢水溶液中投加的絮凝劑過多時,水中的膠體粒子就會被絮凝劑高分子鏈包圍和覆蓋,致使所有粒子無法電中和而同性相斥導(dǎo)致穩(wěn)定,反

15、而起到保護作用,從而產(chǎn)生絮凝惡化現(xiàn)象。復(fù)合絮凝劑PAC 2C TS (B =2.0,C =1/10和無機絮凝劑聚合氯化鋁PAC (B =2.0的處理結(jié)果比較可以看出,處理效果雖然接近但復(fù)合3123期田鵬等:復(fù)合絮凝劑PAC 2CTS 對制藥廢水的絮凝效果研究絮凝劑PAC2CTS的投加量要低于無機絮凝劑聚合氯化鋁PAC的投加量3小結(jié)本試驗結(jié)果表明,在p H為6,B=2.0,C=1/ 10,投加量為40mg/L時,復(fù)合絮凝劑PAC2CTS 處理制藥廢水后色度去除率和COD去除率最高達到76.3%和47%;在p H為6,B=2.0,投加量為50mg/L時,無機絮凝劑聚合氯化鋁PAC處理制藥廢水后色度

16、去除率和COD去除率最高達到76%和47.2%。而純的有機高分子絮凝劑CTS處理效果非常微弱。對于復(fù)合絮凝劑PAC2CTS和無機絮凝劑聚合氯化鋁PAC來說,p H、B值、C值及投加量均顯著影響絮凝效果。綜合試驗結(jié)果,復(fù)合絮凝劑PAC2C TS的處理效果優(yōu)于無機絮凝劑聚合氯化鋁PAC及有機高分子絮凝劑CTS。無機鹽類絮凝劑是第一代絮凝劑,由于它們的使用會造成二次污染及對設(shè)備有腐蝕性等缺點已逐漸被取代。合成有機高分子絮凝劑是第二代絮凝劑,它雖然受共存鹽類和p H影響小,但它對絮凝的膠體有較強的選擇性,只對特定的污染物有去除能力,而且,有些合成高分子有機絮凝劑的單體或其水解、降解產(chǎn)物有毒性,價格也比較昂貴。復(fù)合絮凝劑是近年來開始研制的新型絮凝劑,使用范圍廣,p H適應(yīng)性大,對于多種廢水都有較好的去除效果,而且價格低廉,具有廣闊的開發(fā)前景。本試驗用合成的無機-天然高分子復(fù)合絮凝劑PAC2CTS,制藥廢水進行了處理試驗,得到了較好的效果。這種絮凝劑的有機部分為天然高分子殼聚糖,可降解,無毒性,而且操作工藝簡單,一次投藥,是一種理想的新型復(fù)合絮凝劑。參考文獻:1陳元彩,肖錦.天然有機高分子絮凝劑研究與應(yīng)用J.工業(yè)水處理,1999,19(4:1113.2肖莜瑜,張靜,李蘅.水處理絮凝劑研究進展J.礦產(chǎn)與地質(zhì),200