壳聚糖去除水体浊度效果研究

来源:/ 编辑:余氯检测仪 时间:2018-10-11

  【摘 要】壳聚糖是从虾壳、蟹壳中提取的一种氨基多糖,氨基的存在决定了它在水处理、造纸、食品工业等方面独特的优越性。本论文针对壳聚糖在水处理过程中的絮凝效果进行了一系列的研究。通过壳聚糖与硫酸铝(Al2SO4)和聚铁(PAC)的对比和复配研究,表明壳聚糖是一种絮凝效果较好的新型环保絮凝剂。

  【关键词】壳聚糖;絮凝;浊度

  甲壳素[1-3]是一种与纤维素结构类似的生物高聚物,是许多低等动物,特别是虾蟹和昆虫等外壳的重要成分。壳聚糖又叫脱乙酰甲壳质,是甲壳素用浓碱处理后脱去乙酰基而得到的产物。通常甲壳素的脱乙酰度超过70%时就叫壳聚糖。当前,水厂中广泛使用铝盐絮凝剂,研究表明饮用水中铝离子过量会对人体造成极大的危害,因此寻找铝盐絮凝剂的替代絮凝剂成了当前迫切需要解决的问题。壳聚糖是一种天然高分子絮凝剂,具有安全、无毒、来源广、完全可降解这些显著的优势,目前越来越受到人们的关注。

  1 实验部分

  1.1 壳聚糖的配制:

  准确称取不同黏度的壳聚糖1.000克,放入100ml容量瓶中,并加入1ml冰醋酸和少量去离子水,待壳聚糖完全溶解后定容至100ml,配制成1%(10mg/ml)溶液。

  1.2 实验仪器

  可编程智能型搅拌仪;浊度仪(wgz-100,上海精科)

  1.3 实验过程

  取一定浊度的原水分别加入500ml烧杯中,分别在杯中加入不同絮凝剂。放入搅拌器中,按照120转/分搅拌1分钟、30转/分搅拌10分钟进行搅拌。搅拌完成后取出烧杯,静置30分钟后取上层清液测定浊度。

  2 结果与讨论

  2.1 不同黏度壳聚糖的凝絮效果研究

  表1 壳聚糖凝絮效果

  注:原水浊度31.30NTU.

  由表1可看到:相同黏度的壳聚糖,浓度越高,处理后水体的浊度越低,在浓度为4ppm之后趋于平缓,再提高浓度对水体浊度的影响不明显。不同浓度的壳聚糖,在3ppm之前是1000黏度的效果比较好。但是在3ppm之后,黏度1000mpa.s的壳聚糖的凝絮效果反而不如黏度500mpa.s的壳聚糖。这是由于分子量越大的分子因为占有更大的空间,所以更加容易吸附周围的杂质和粒子。另外一个因素就是单位体积中分子的摩尔量。这也同时限制着上一个因素。

  2.2 复配试剂的凝絮效果研究结果与讨论

  实验采用壳聚糖与聚铁进行了复配实验研究,所用的壳聚糖是实验中效果最好的黏度为500Mpa.s的壳聚糖。聚铁的最佳有效浓度采用产品的推荐值12ppm。下表(表2)即为复配试剂在不同的浓度下进行实验的结果。

  表2 (壳聚糖+聚铁)凝絮效果结果

  注:原水浊度32.76NTU.

  由表2中得出结论:壳聚糖+聚铁凝絮效果非常好。在壳聚糖浓度为1-2ppm时浊度快速下降,但在浓度2-4ppm时开始趋于平稳。壳聚糖+聚铁浓度为:3ppm+9ppm,处理后源水浊度为1.05NTU,浊度去除率高达96.79%。考虑到成本和生产要求,复配壳聚糖+聚铁的最佳浓度为2ppm壳聚糖+9ppm聚铁,此时的去浊度率为90.68%。

  2.3 影响因素分析

  表3 不同pH下壳聚糖的效果

  注:原水浊度34.21NTU.

  不论是处理生活用水还是工业用水,在所有的外在影响因素中,pH值的影响是较大的。由表3可以看到:pH对净水剂的絮凝效果影响非常的大,可以相差4-5倍的数值。壳聚糖及聚铁耐酸性都比较好,水处于弱酸性(pH约为6)时,壳聚糖及聚铁的效果都达到高峰。但是这两种絮凝剂的耐碱性较差。因此,原水在pH为弱酸性的条件下,絮凝效果会更好。

  2.4 不同搅拌条件和沉淀时间对凝絮效果影响

  在实际的生产中,搅拌速度及沉淀时间对絮凝效果也有较大影响,实验研究了100rad/min-120rad/min-140rad/min-160rad/min的不同搅拌速度条件下及15min-30min-45min-60min的不同的沉淀时间对于凝絮效果的影响。实验表明:不同的搅拌速度对絮凝影响很小。而沉淀的时间对于其影响稍大,但是,在30分钟即可满足水质要求。

  3 结论

  (1)壳聚糖单独使用时,黏度为500Mpa.s的壳聚糖是絮凝效果最好的,最佳使用浓度为4ppm。

  (2)壳聚糖与聚铁复合使用好于壳聚糖单独使用的絮凝效果。壳聚糖+聚铁的最佳投加浓度为2ppm+9ppm,去除浊度率为90.68%。

  (3)壳聚糖适合于中性偏酸性的原水的处理。搅拌条件和沉淀时间对于凝絮剂效果的影响不大。

  【参考文献】

  [1]刘之杰,徐刚.壳聚糖对地表水中污染物的净化作用[J].环境污染与防治,2004,26(5):338-340.

  [2]高溪,刘静.壳聚糖的制备及其在水处理中的应用[J].化工科技市场,2008,31(5):9-13.

  [3]周永国,齐印阁,杨越冬.脱乙酰甲壳质回收处理含铜废水[J].河北大学学报 (自然科学版),1994,14(2):30-33.

  [责任编辑:王楠]

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