天然有機高分子改性絮凝劑的應用研究

邱 琳

（西南科技大學，四川 綿陽 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用。而絮凝劑的種類、性質、性能是影響絮凝處理效果以及成本的關鍵因素。無機絮凝劑由于投放量大，效率低，其應用受到了限制。有機高分子絮凝劑中，由于合成有機高分子絮凝劑制作成本高，且存在著一定量的殘余單體，不可避免地帶來了毒性，故其應用也受到一定的限制。天然高分子絮凝劑因具有原料來源豐富，選擇性大，絮凝速度快，安全無毒，可生物降解等優勢備受關注[1]。木薯淀粉具有價格低，非淀粉雜質含量高且粘度高、糊液穩定透明等優勢。筆者以木薯為原料，經過預處理、陽離子改性等制備出一種絮凝劑，并選擇生活污水、糖蜜酒精廢液對其進行了應用研究。

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（實驗用水取自昆明市某污水處理廠進水，其水質指標見表1）。糖蜜酒精廢液：實驗用水取自昆明市某化工廠，其主要水質指標為pH值3.57，CODcr為102 580 mg/L。原料：木薯淀粉。試劑：無水乙醇（分析純≥99.7%），氫氧化鈉，氯化鈉（分析純），環氧氯丙烷（分析純），三乙胺（分析純），雙氧水，硫酸亞鐵，去離子水。

表1 實驗用水水質

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，JJ-4型六聯數顯電動攪拌器，COD快速測定儀、酸度計等。

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]。將環氧氯丙烷（20 mL）和三乙胺（過量）放入燒瓶置入冰浴鍋中。密閉攪拌反應3 h，冰浴靜置5 h，分層后取上層液，用Ag+檢驗上層液便為所制得的陽離子單體[3]。稱取一定量（2.0 g）的木薯母體，加入0.1%的NaC1，再用一定濃度的NaOH溶液于水浴恒溫攪拌堿化一段時間后，加入H2O2-FeSO4引發劑活化60 S。加入過量單體在一定溫度反應一段時間，反應物冷卻后抽濾，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 水樣與絮凝性能實驗 取不同水樣各500 mL，分別加入自制絮凝劑。用六聯攪拌器先在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上清液分別測其處理結果。同時觀察絮團大小及絮團沉降速度。以蒸餾水為基準，于560 nm處分別測定糖蜜酒精廢液脫色前和脫色后的吸光值，按下式計算脫色率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 結果與分析

2.1 絮凝劑對生活廢水絮凝性能實驗

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，透光率增加到一個峰值后，反而下降；而化學需氧量隨投加量增加先下降，到達最低值后又微弱回升。由此可見，過量絮凝劑溶解在水中而不沉降，會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 絮凝劑投加量對絮凝效果影響

圖2 絮凝劑投加量對化學需氧量的影響

2.1.2 溫度對絮凝效果的影響 如圖3所示，溫度升高對絮凝劑的絮凝效果有削弱作用，不利于絮凝反應進行。

圖3 溫度對絮凝效果的影響

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

圖4 PH值對絮凝效果的影響

2.2 絮凝劑處理糖蜜酒精廢液脫色效果實驗

2.2.1 絮凝劑用量對廢液脫色率的影響 當絮凝劑用量為 100、200、400、600、800 mg/L 時，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，當用量增加到600 mg/L時，達到最大的脫色率49.1%，繼續加大絮凝劑投加量脫色率出現下降趨勢。分析其原因可能是絮凝劑通過對廢液中帶負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。但當加入的陽離子絮凝劑過多時，廢液中的顆粒物質因吸附了陽離子而帶上正電荷，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值對絮凝性能的影響 調節酒精廢液pH值，取不同pH值水樣各100 mL，分別添加60 mg絮凝劑，測試脫色率。當水樣的pH值為3、5、7、8、9時，酒精廢液的脫色率分別為48.3%、49.3%、51.2%、49.6%、48.5%。從結果可以看出，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 論

（1）采用H2O2-FeSO4為引發劑，環氧氯丙烷和三乙胺共聚物為陽離子單體對天然木薯淀粉進行陽離子化學改性，制得一種有機高分子改性絮凝劑。

（2）實驗表明，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，透光率達到95.6%，同時CODcr去除率達到28.7%。該絮凝劑在pH=6～9范圍內絮凝效果較好。

（3）對糖蜜酒精廢液的脫色實驗表明，在絮凝劑用量達到600 mg/L時，脫色率達到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。該絮凝劑對酒精廢液具有一定的絮凝脫色效果。

[1]林正歡，李綿貴.天然高分子絮凝劑的研究和應用進展[J].水處理技術，2003，29（6）：29-30.

[2]呂錦玲，陳建中.芋頭植物膠提取條件的研究[J].化學與生物工程，2005，26（2）：26-27.

[3]許映軍，吉云秀.新型陽離子改性絮凝劑的制備研究[J].安全與環境學報，2004，4（3）：29-31.

[4]薛學佳，周鈺明，呂 波.天然植物膠絮凝劑的改性和性能研究[J].精細化工，2001，18（7）：405-407.

[5]魏光濤，李仲民，廖丹葵，等.改性膨潤土吸附脫色糖蜜酒精廢液的研究[J].高?；瘜W工程學報，2004，18（4）：414-418.