殼聚糖復(fù)合絮凝劑處理含油廢水

1、丁仕強(qiáng)(大連大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,遼寧大連116622摘要:殼聚糖復(fù)合絮凝荊處理含油廢水,正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明:pH值為7,PAM量為2mg,L,殼 聚糖量為2mg,L時(shí),對(duì)廢水化學(xué)耗氧量(COD去除率可達(dá)47.33%;pH值為7,PAM量為1mg,L,殼聚糖 量為8m磯時(shí),對(duì)廢水濁度處理得到較為滿意的效果,濁度去除率可達(dá)91.73%。對(duì)濁度和COD去除率 的影響因素主次順序是:pH值>PAM投加量>攪拌時(shí)間>殼聚糖投加量。關(guān)鍵詞:殼聚糖;聚丙烯酰胺;絮凝劑;化學(xué)耗氧量中圖分類號(hào):X703.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):10058265(200904枷1304殼聚糖目前正廣泛

2、地應(yīng)用于生物、醫(yī)藥、環(huán)保、化 工等行業(yè)11.司。由于殼聚糖來源廣泛且已在環(huán)保領(lǐng)域有 了很好的應(yīng)用,目前人們對(duì)其的研究日趨深入。本實(shí)驗(yàn) 的意義在于綜合前人在這方面的研究成果,提出采 用殼聚糖和PAM聯(lián)合使用的方法處理含油廢水,并對(duì) 其作用機(jī)理作初步分析,同時(shí)對(duì)其在含油廢水中的絮 凝效果進(jìn)行研究,以得到最佳的絮凝條件,最后再對(duì)絮 凝機(jī)理進(jìn)行初步的探討。實(shí)驗(yàn)通過采用殼聚糖復(fù)合絮 凝劑對(duì)含油廢水進(jìn)行處理,同時(shí)也在實(shí)際廢水上給予 了指導(dǎo)性意見,因此具有較強(qiáng)的應(yīng)用性。1實(shí)驗(yàn)研究方法1.1殼聚糖的預(yù)處理稱取10g干燥后的殼聚糖,溶于lO IIll的冰乙酸 溶液中,配制l 000IIll溶液備用。1.2實(shí)驗(yàn)方

3、案設(shè)計(jì)及方法本課題中采用正交實(shí)驗(yàn)結(jié)合單因素實(shí)驗(yàn)的方法嗍, 考察pH值、殼聚糖用量、PAM用量、攪拌時(shí)間對(duì)脫色 率COD值的影響。考慮到水溫為不可控因素且實(shí)際含 油廢水水溫變化不大,本實(shí)驗(yàn)中忽略水溫因素;攪拌 速度參照水處理混凝學(xué)基本原理,選取快速攪拌為300 r,Hin左右,慢速攪拌為50r/min左右。在此基礎(chǔ)上選取 4因素4水平的(L。(4正交實(shí)驗(yàn)表,共進(jìn)行4組16個(gè) 實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),因素水平見表l。混凝方法:首先,用氫氧化鈉和硫酸調(diào)節(jié)含油水樣 的pH至5、6、7、8。實(shí)驗(yàn)是采用靜態(tài)燒杯試驗(yàn),取1L調(diào)表1正交實(shí)驗(yàn)因素及其水平表節(jié)好pH的廢水水樣于JJ一4六聯(lián)電動(dòng)攪拌器上的一燒 杯中,攪拌(

4、100r/minl min,使水樣混勻后,先投入 PAM后再投入殼聚糖,快速攪拌(300r,min2min,再慢 速攪拌(50r,min,靜置30rnin后,取上清液測(cè)濁度和 COD并進(jìn)行分析討論。,2正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析2.1正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)因素和水平,選用L,。(44正交試驗(yàn)。 殼聚糖與PAM聯(lián)合使用處理含油廢水的濁度和COD 及根據(jù)去除率進(jìn)行極差分析和水平優(yōu)選結(jié)果,見表2。 2.2結(jié)果及討論pH值對(duì)絮凝效果具有很大影響,主要是因?yàn)閜H 值直接影響廢水中膠體顆粒界面的電位。按照膠體 化學(xué)的基本理論,只有當(dāng)廢水pH值達(dá)到某一數(shù)值范 圍時(shí),其電位才能導(dǎo)致膠體最終脫離穩(wěn)定狀態(tài)、聚集 并且從

5、污水中沉降下來。另外,pH值還影響絮凝劑在 水中的溶解性。殼聚糖是甲殼素的脫乙?；漠a(chǎn)物,為收稿日期:20091015作者簡(jiǎn)介:丁仕強(qiáng)(1978一,男,工學(xué)碩士,實(shí)驗(yàn)師.主要研究方向:水污染治理技術(shù).14過濾與分離JoumalofFilt陽tion&Sep鋤tion均值1均值2均值3均值4扳差 均值1均值2均值3均值4板差因素主次有機(jī)高分子聚合物,它只溶解于酸性介質(zhì)中,并且在酸 性介質(zhì)中帶正電荷。pH值約為7.0的廢水中加入用醋酸溶解的殼聚糖后,這時(shí)帶正電荷的殼聚糖易于吸附帶負(fù)電荷的污染物膠體粒子,并中和其表面電荷,使其 很快從溶液中沉降出來。由此可見,混凝的pH值應(yīng)控 制在7或7以下

6、比較合適。在此范圍內(nèi),由試驗(yàn)得出最 佳pH值為7。PAM的用量對(duì)混凝效果的影響也很大絮凝劑PAM加入量2mg,L就能生成較大礬花而迅速沉降。有機(jī)高分子混凝劑PAM主要是通過其鏈狀 分子的吸附架橋而起混凝作用【州¨,它的應(yīng)用能有效提 高絮體顆粒尺寸,絮體顆粒直徑要比單一投加殼聚糖絮凝劑形成的顆粒直徑大數(shù)僻明。本實(shí)驗(yàn)選擇的PAM的分子量為l 200萬,是由于分子量越高,其分子鏈所 能吸附的顆粒就越多,絮凝效果就越好,但分子量過高 則難以溶解且造價(jià)更為昂貴。考慮到PAM的價(jià)格.PAM加入量2mg,L為宜。實(shí)驗(yàn)證明:少量PAM起到橋絮凝時(shí)間在所研究的范圍內(nèi)15IIlin為宜,攪拌的目的是使混

7、凝藥劑與廢水中的顆粒充分的接觸,形成絮體沉降下來。由于加入的PAM發(fā)揮了強(qiáng)大的橋聯(lián)和卷掃絮凝作用,使加入殼聚糖絮凝劑后形成的微小絮 團(tuán)更好的緊密結(jié)合,快速形成緊實(shí)的更大的絮體,可以大大縮短絮凝時(shí)間,但攪拌速度較慢,僅為50溉n,原因是防止攪拌速度過快將原本形成的絮體攪散,要 使絮凝劑能充分發(fā)揮網(wǎng)布和卷掃的作用,適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng) 攪拌時(shí)間,所以選擇15Inin為宜。 2.2-1.4殼聚糖的用量對(duì)混凝效果的影響殼聚糖在酸眭介質(zhì)中帶正電荷。在pH值小于7.0時(shí)。帶正電荷的殼聚糖易于吸附帶負(fù)電荷的污染物膠 體粒子,并中和其表面電荷,使其很快從溶液中沉降出來【刖哪。同時(shí)殼聚糖分子鏈中含有大量的氨基和羥基等基團(tuán)

8、,可與廢水中多種金屬離子(如鐵、鉻、鋅等離子形成配合物而將其除去。殼聚糖本身也是一種高分子一 一 萋 一 一 洲 燃 圮 55555S 5,凹 幻 弘 貿(mào) 叭 阱 叭 置 :8S5358759鈣 巧 韭582O 3配氣27S 973K 6Mt 一 一 瑚 一 一 一絮凝劑,它可以通過吸附架橋和沉降卷掃作用使污染 物生成絮體而除去。因此,殼聚糖對(duì)含油廢水的絮凝效 果好。但如果殼聚糖加量過大,可能會(huì)使膠體微粒表面 發(fā)生二次吸附而覆蓋上殼聚糖分子,使污染物在溶液 中重新穩(wěn)定分散,絮凝效果反而變差。由于殼聚糖相對(duì) 分子質(zhì)量不太大,單獨(dú)使用時(shí)生成的絮狀物比較細(xì)小, 如果再用相對(duì)分子質(zhì)量很高(1200萬的

9、PAM進(jìn)一步 絮凝,可使迅速增大的絮體很快沉降下來,使處理效果 更佳。由表2可看出,以COD除去率為指標(biāo)的最優(yōu)生產(chǎn) 條件為:在pH值為7,PAM的加入量為2叫幾殼聚糖 投加量為2mg/L,以100r,min的速度攪拌l IIlin,加入 絮凝劑后,再以300r/min的速度攪拌2min。最后以 50r,IIlin的速度慢攪,攪拌時(shí)間15IIlin。最優(yōu)化條件 下,經(jīng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),COD去除率可達(dá)47.33%。以濁度去除 率為指標(biāo)的最優(yōu)生產(chǎn)條件為:在pH值為7,PAM的加 入量為r叫L,殼聚糖投加量為8mg,L,以100r,min的 速度攪拌l IIlin,加入絮凝劑后,再以300r,min的速度

10、攪拌2IIlin,最后以50r,IIlin的速度慢攪,攪拌時(shí)間20 min。最優(yōu)化條件下,經(jīng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),濁度去除率可達(dá) 91.73%。3結(jié)論(1經(jīng)實(shí)驗(yàn)可知,使用殼聚糖和PAM復(fù)合絮凝荊 處理含油廢水方法切實(shí)可行,能使廢水的COD值從 500mg,L降到約250mg,L。(2用殼聚糖和PAM復(fù)合處理含油廢水去除COD 的最優(yōu)化條件為pH值為7,PAM的加入量為2mg/L 殼聚糖投加量為2mg,L,以100舳n的速度攪拌1 IIlin,加入絮凝劑后,再以300r/nlin的速度攪拌2min, 最后以50粕n的速度慢攪,攪拌時(shí)間為15分鐘。最 優(yōu)化條件下,經(jīng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),COD去除率可達(dá)47.33%。 (

11、3用殼聚糖和PAM復(fù)合處理含油廢水去除濁度 的最優(yōu)化條件為pH值為7,PAM的加入量為l mg/L 殼聚糖投加量為8mg,L,以100橢n的速度攪拌l min,加入絮凝劑后,再以300r,min的速度攪拌2min, 最后以50r/hin的速度慢攪,攪拌時(shí)間為20分鐘。最 優(yōu)化條件下,經(jīng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),濁度去除率可達(dá)91.73%。(4投加少量PAM起到橋聯(lián)絮凝和網(wǎng)絡(luò)絮凝的作 用,不僅可以提高COD除去率,還可以使絮體顆粒增 大,沉降速度加快。(5正交實(shí)驗(yàn)表明影響實(shí)驗(yàn)效果的因素主次順序。 采用四因素4水平正交試驗(yàn),得出影響COD和濁度去 除率的因素主次順序是:pH值>PAM投加量>攪拌時(shí) 間

12、>殼聚糖投加量。參考文獻(xiàn):【2】盧俊瑞.溴氨酸活性染料生產(chǎn)廢水治理口l工業(yè)水處理,1999,19圓艄1.【3】陳亮,陳東輝,李步祥.殼聚糖吸附處理廢水的研究進(jìn)展刀.四 川環(huán)境,2001,20(3:19-23.【5】劉秉濤,鄭志宏,張孔鋒.硅膠負(fù)載殼聚糖對(duì)水溶性染料脫色 的正交試驗(yàn)叨.化學(xué)研究,2003,14(1:5860.【8】沈澄英,等.用正交試驗(yàn)法研究聚合氯化鋁鐵和聚丙烯酰胺 對(duì)印染廢水混凝處理效果的影響陰.貴州化工,2004,29(1: 10一12.【9】楊德.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析M】.j匕京.中國農(nóng)業(yè)出版社,2002.Ph鏟 m們ol1997,145(8:285293.【12】郭銳,陳

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14、分離Joumalof Filtration&SeparationChitosan Treatment of oilyW嬲tewaterby Composite FlocculantDING Shiqiang(CouegeofEnv油nment鋤dChemicalEngineering,Dali鯽U|live糟i哪Dah明116622,ChinaAbsh鼉ct:Comp08itenoccul肋t cllitos蚰flocculation treatment of 0ilyw聃tewater by omIogonal experiment result8show tIIat:contml

15、tllepHvalue of 7or的,PAMd嘞geof 2mg幾for chian d啷ge2吼8tirringspead i850r,rnin,婦ring ti嘴in15“n,uleCODof齔w嬲tewater tobemo托8ati86ed witll theh卸曲n只results.CODremoval mte is47.33%.con啪lthe pH valueof 7or,PAM dosage w聃l mg,L?！眂hitos鯽dosage 8mg幾8tirringspead i850瓶n,sti而ng“mein the 20mill when the turbidity of

16、tIle w船tewater h鋤dling havebeen mo陀satis6ed witIl t|Iere8ults.Turbidity removal mte i891.73%.COD陀moval emciency of turbidity蛐d tIIe impact of tIIe oIder ofprim恥y蚰dsecondaryf如to硌a(bǔ)re:pH value>PAMdosage>8tirring“me>chito啪do蜘唔e.Key words:chitos蛐;PAM;doccul肌t;COD(上接第4頁Experimental StudyonPressur

17、e Characteristics oftheWireworkFilter during Begi刪血ng PeodDAIGuangpin912,zHANG Bo_n釀LU0aolanl,wEI Y-don91(1.S齜KeyLabomtory“He8vy Oil PrDce髓ing,China UniVe璐ity 0fPe砌eum.Beijing102249,Chin8;2.Petrochina L丑nzhouPetr佻heIllical comp蚰y'IJanzh叫730060,ChinaAbs咖ct:Thepre船uchamcteristics of tIle 5斗m而rewo【

18、filter during beginning period w鷦鋤alyzed by experiment誦tII polyetllyknepowder'maildy investigatingfil岫ti蚰vekity徹dinlet concentrationa雎ctingonp瑚8u托drop.11le results indicate山atIe pre鶴ure dph聃明obvio岫inc瞅嵋ingtendencyd血ngthebeginnifIg period,w王lich i8fmm瑚idual p瑚8ure drop incre船ing.Tlle p砒icle8domin

19、ated intIe filter mediumch肌ge tIle medium pom8ity structure,which makes re8idual pre88um dmp jIIcrea8e.The ridual p陀鷦ure drop i8raised鼬m婦tion velocity蚰dinlet concentmtionincreing.FinaUy,the calculation IIlocIel about wir;ewo矗尉ter pre鼴u陀dmp w鷦pmposedbased ont11ep陀黯ure dmp analysi8.一Keywords:wirewodmter;beginning period;pressuredmp;re8idualpre鯧啪(上接第8頁DeVelopment ofMetalionFixedsite Facilitated TransportMembranesin Separation ofoleaill/Paramn(Benzene/Cyclohexane Mixtures by PervaporationANG Wenl,DU Chun-huil,WU Ligu明g腳(1.CoUegeofEnviIDn.sci.&Eng.,zhej