摘要:改性淀粉絮凝劑具有無毒、原料來源廣、價格低、易于生物降解等優點,近年來得到重視和發展應用.文章通過絮凝實驗對改性淀粉絮凝劑在不同pH 值條件下處理模擬廢水的效果進行了初步探討.實驗結果表明,改性淀粉在廢水處理中COD去除率效果顯著,改性淀粉的混凝效果受不同的pH值的影響不大,優于無機絮凝劑.
關鍵詞:絮凝劑;改性淀粉;水處理
0引言
由于人工合成的有機和無機水處理劑大多數或呈微毒,會通過食物鏈進入人體,影響人體健康; 或成為難以處理的二次污染源,繼續進入生物鏈, 危害健康.而改性淀粉作為天然高分子碳水化合物改性而得的水處理劑,在這方面顯現出不可比擬的優點[1-4],它對環境無毒無害,且其處理殘渣易被微生物降解,在殘渣無污染的前提下,可直接作農肥,或在堆肥的過程中自然降解.對有毒的如吸附重金屬的沉渣,可通過高溫碳化或化學方法減量. 鑒于改性淀粉水處理劑對環境無害,但是在當前作水處理劑其應用效能一般的局面,為了開發出高性能的改性淀粉,應該重點研究改性淀粉在不同污水中的絮凝性能以及進一步探討改性淀粉絮凝劑的絮凝效果與pH值、溫度、絮凝劑用量等因素的關系[5]. 本文就不同pH值對改性淀粉處理模擬廢水的影響方面做了初步探討,以便日后為高效淀粉水處理劑的開發和應用提供一定的參考依據.
1實驗部分
1.1主要儀器及材料
MY3000-6H智能型混凝試驗攪拌儀(湖北省潛江市梅宇儀器有限公司),752型紫外可見分光光度儀(上海光譜儀器有限公司),電子天平(SHIM- ADZU CORPRATION JAPAN),污水COD速測儀 (承德市華通環保儀器廠),奧立龍MODEL828p 計,Model 2100N IS型濁度儀(美國HACH),電熱恒溫干燥箱(上海躍進醫療器械廠),JTY型混凝試驗攪拌器.
1.2改性淀粉
本實驗用半干法制得叔胺型陽離子改性淀粉的具體方法為:利用催化劑即氫氧化鈉與醚化劑一起和少量水混合均勻后,再加入淀粉混合均勻,然后在一定的溫度下反應數小時,再用80%的乙醇洗滌,除去多余的醚化劑,烘干即可得陽離子淀粉
1.3絮凝實驗方法
本文采用燒杯攪拌實驗來考察所制得絮凝劑的絮凝效果.具體操作如下:(1)用6個500 mL的燒杯分別放入準備好的廢水,放置在實驗攪拌機平臺上;(2)確定原水特征,即測定原水水樣的濁度 pH值、溫度確定礬花所用的最小混凝劑量;(3)確定實驗時的混凝劑投加量;(4)啟動攪拌機,快速攪拌2 min,轉速為160 RPM,慢速攪拌15 min 轉速為60 RPM,靜置沉淀20 min,用注射管抽出燒杯中的上清液,立即用濁度儀測定濁度,污水 COD速測儀測其COD,并對測定結果進行紀錄.
2結果及討論
2.1單一投加方式下,pH值對混凝效果的影響在廢水處理中,不同的pH值的進水,對絮凝劑的絮凝效果有著不可忽略的影響,以下就對陽離子改性淀粉及其輔助絮凝劑處理pH值分別為5.5 和8.5進水的模擬廢水進行研究.結果如圖1所示.
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| 圖1單一投加方式下混凝效果隨pH值變化曲線 |
(1)從圖1可以看出,在pH值在5.5和8.5 時,單用0.118 9 mol/L的陽離子改性淀粉處理模擬廢水,堿性條件下的除濁效果優于弱酸性條件. 在pH值為5.5時,當陽離子改性淀粉投加量在5～ 8 mL時,濁度處理是有效果的,其最佳投加量為 5 mL.在pH值為8.5時,除濁的最佳投加量為6 mL. 但在最佳投加量處,堿性條件下的處理效果明顯優于弱酸性環境.
(2)在COD處理方面,表現出堿性條件下的 COD去除效果也優于弱酸性條件,在弱酸、弱堿兩種環境下,用0.118 9 mol/L的陽離子改性淀粉處理模擬廢水去除COD的最佳投加量均為7 ml,但是二者差別不是太大.
從上述兩組實驗可以看出無論是pH=5.5還是 pH=8.5的進水,處理后的出水濁度值相差不多,都在1～1.4度的范圍內.在處理COD方面,在有效范圍內,處理后的出水COD值都在10～20之間,并且COD最高去除率也都在70%附近.由此綜合說明,不同pH值對陽離子改性淀粉的絮凝效果影響不大.
2.2不同投加方式下,pH值對混凝效果的影響
為了取得更高的預期效果可以投加某種助凝劑(輔助藥劑),以適當提高混凝效果.助凝劑通常是高分子物質,通常選用的助凝劑一般為骨膠、聚丙烯酰胺及其水解產物、活化硅酸、海藻酸鈉等.但從廣義上而言,凡能提高或改善混凝劑作用效果的化學藥劑也可認為是助凝劑,故在本次研究中選用無機的氯化鐵為助凝劑,當pH值為5.5和8.5時用0.118 9 mol/L的陽離子改性淀粉與0.1 mol/L的三氯化鐵聯合處理模擬廢水,結果如圖2所示.
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| 圖2不同投加方式下混凝效果隨pH值變化曲線 |
從圖2可以看出,處理后出水濁度較高,但是 COD處理效果卻很好,具體為:(1)堿性條件下的除濁效果優于弱酸性條件;(2)在COD處理方面, 表現出弱酸條件下的COD去除效果明顯優于弱堿性條件.從結果可以發現,pH值的調節對出水的水質影響明顯,濁度的處理效果相差很大,這是由于三氯化鐵為無機類絮凝劑,其受pH值的影響明顯. pH值的不同使不同條件下對水中COD的處理結果相差深遠,可見在這一投加方式下,pH值的影響不容忽視,COD去除率最高可達到89%.
由上面兩組數據的圖表明顯可以看出,不同 pH值對處理后的濁度效果偏差很大,而對于COD 的處理效果影響不是很大.
3結論
(1)當單一投加改性淀粉時,在弱堿性條件下的除濁及除COD效果略優于弱酸性條件;
(2)當存在氯化鐵助凝劑時,在弱堿性條件下的除濁效果略優于弱酸性條件;而COD的去除效果則相反,弱酸性條件下的效果略優于弱堿性條件;
(3)在除濁及去除COD方面,改性淀粉受不同 pH值的影響不大,但當存在無機助凝劑(氯化鐵) 時,則pH值對其的混凝效果是有影響的.
參考文獻:
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[5]湯鴻霄.聚合氯化鋁與傳統混凝劑的凝聚-絮凝行為差異 [J].環境化學:混凝專輯,1997,16(6):497-505.來源：南通大學學報 作者: 石健 畢大冬 張躍
