殼聚糖復合絮凝劑處理含油廢水

1、丁仕強(大連大學環(huán)境與化學工程學院,遼寧大連116622摘要:殼聚糖復合絮凝荊處理含油廢水,正交實驗結果分析表明:pH值為7,PAM量為2mg,L,殼 聚糖量為2mg,L時,對廢水化學耗氧量(COD去除率可達47.33%;pH值為7,PAM量為1mg,L,殼聚糖 量為8m磯時,對廢水濁度處理得到較為滿意的效果,濁度去除率可達91.73%。對濁度和COD去除率 的影響因素主次順序是:pH值>PAM投加量>攪拌時間>殼聚糖投加量。關鍵詞:殼聚糖;聚丙烯酰胺;絮凝劑;化學耗氧量中圖分類號:X703.1文獻標識碼:A 文章編號:10058265(200904枷1304殼聚糖目前正廣泛

2、地應用于生物、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)保領域有 了很好的應用,目前人們對其的研究日趨深入。本實驗 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 其作用機理作初步分析,同時對其在含油廢水中的絮 凝效果進行研究,以得到最佳的絮凝條件,最后再對絮 凝機理進行初步的探討。實驗通過采用殼聚糖復合絮 凝劑對含油廢水進行處理,同時也在實際廢水上給予 了指導性意見,因此具有較強的應用性。1實驗研究方法1.1殼聚糖的預處理稱取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實驗方

3、案設計及方法本課題中采用正交實驗結合單因素實驗的方法嗍, 考察pH值、殼聚糖用量、PAM用量、攪拌時間對脫色 率COD值的影響?？紤]到水溫為不可控因素且實際含 油廢水水溫變化不大,本實驗中忽略水溫因素;攪拌 速度參照水處理混凝學基本原理,選取快速攪拌為300 r,Hin左右,慢速攪拌為50r/min左右。在此基礎上選取 4因素4水平的(L。(4正交實驗表,共進行4組16個 實驗點進行實驗,因素水平見表l?；炷椒?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。實驗是采用靜態(tài)燒杯試驗,取1L調(diào)表1正交實驗因素及其水平表節(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,取上清液測濁度和 COD并進行分析討論。,2正交實驗結果及分析2.1正交實驗結果根據(jù)正交實驗因素和水平,選用L,。(44正交試驗。 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)去除率進行極差分析和水平優(yōu)選結果,見表2。 2.2結果及討論pH值對絮凝效果具有很大影響,主要是因為pH 值直接影響廢水中膠體顆粒界面的電位。按照膠體 化學的基本理論,只有當廢水pH值達到某一數(shù)值范 圍時,其電位才能導致膠體最終脫離穩(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作者簡介:丁仕強(1978一,男,工學碩士,實驗師.主要研究方向:水污染治理技術.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,這時帶正電荷的殼聚糖易于吸附帶負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值應控 制在7或7以下

6、比較合適。在此范圍內(nèi),由試驗得出最 佳pH值為7。PAM的用量對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。本實驗選擇的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 則難以溶解且造價更為昂貴?？紤]到PAM的價格.PAM加入量2mg,L為宜。實驗證明:少量PAM起到橋絮凝時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 團更好的緊密結合,快速形成緊實的更大的絮體,可以大大縮短絮凝時間,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?shù)难娱L 攪拌時間,所以選擇15Inin為宜。 2.2-1.4殼聚糖的用量對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。帶正電荷的殼聚糖易于吸附帶負電荷的污染物膠 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。同時殼聚糖分子鏈中含有大量的氨基和羥基等基團

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,殼聚糖對含油廢水的絮凝效 果好。但如果殼聚糖加量過大,可能會使膠體微粒表面 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 分子質(zhì)量不太大,單獨使用時生成的絮狀物比較細小, 如果再用相對分子質(zhì)量很高(1200萬的

9、PAM進一步 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,攪拌時間15IIlin。最優(yōu)化條件 下,經(jīng)驗證實驗,COD去除率可達47.33%。以濁度去除 率為指標的最優(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,攪拌時間20 min。最優(yōu)化條件下,經(jīng)驗證實驗,濁度去除率可達 91.73%。3結論(1經(jīng)實驗可知,使用殼聚糖和PAM復合絮凝荊 處理含油廢水方法切實可行,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,攪拌時間為15分鐘。最 優(yōu)化條件下,經(jīng)驗證實驗,COD去除率可達47.33%。 (

11、3用殼聚糖和PAM復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,攪拌時間為20分鐘。最 優(yōu)化條件下,經(jīng)驗證實驗,濁度去除率可達91.73%。(4投加少量PAM起到橋聯(lián)絮凝和網(wǎng)絡絮凝的作 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正交實驗表明影響實驗效果的因素主次順序。 采用四因素4水平正交試驗,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 間

12、>殼聚糖投加量。參考文獻:【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.硅膠負載殼聚糖對水溶性染料脫色 的正交試驗叨.化學研究,2003,14(1:5860.【8】沈澄英,等.用正交試驗法研究聚合氯化鋁鐵和聚丙烯酰胺 對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.實驗設計與分析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are: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【

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