复合絮凝剂PAC_CTS对制药废水的絮凝效果研究

1、西北农业学报2007,16(3:211214A cta A g riculturaeB oreali2occi dentalis S inica复合絮凝剂PAC2CTS对制药废水的絮凝效果研究3田鹏1,王莉23,邓红霞1,冯贵颖1,苏少林3(1.西北农林科技大学理学院,陕西杨凌712100;2.西北农林科技大学生命科学学院,陕西杨凌712100;3.杨凌职业技术学院,陕西杨凌712100摘要:制备了无机-有机天然高分子复合絮凝剂PAC2CTS,并探讨了其组成、投加量以及废水p H对制药废水絮凝效果的影响。结果表明,当废水p H为6,复合絮凝剂组成中C为1/10,投加量为40mg/L时,废水的色

2、度和COD Cr的去除率分别达到76.3%和47%。优于无机高分子絮凝剂PAC。可见,复合絮凝剂PAC2 CTS兼有无机和有机絮凝剂的优点,是一种使用范围较广的新型絮凝剂。关键词:复合絮凝剂;壳聚糖;制药废水;中图分类号:X703.5文献标识码:A文章编号:100421389(20070320211204Application of Composite Flocculant in T reatment of W aste W ater TIAN Peng1,WAN G Li23,D EN G Hong2xia1,FEN G Gui2ying1and SU Shao2lin3(1.College

3、 of Life Science,Nort hwest A&F University,Yangling Shaanxi712100,China;2.College of LifeScience Nort hwest A&F University,Yangling Shaanxi712100,China;3.Yangling Vocationaland Technical College,Yangling Shaanxi712100,ChinaAbstract:The inorganic2organic composite flocculant s PAC2C TS were prepared

4、and used for t reat ment of p harmacy sewage.It showed t hat t he composite flocculant s were better t han primary inorganic and organic flocculant s.For p harmacy sewage more t han76.3%chromaticity and47%COD were wiped off by40mg/L do sage of t he flocculant s wit h1/10weight f raction chitosan in

5、t he composite flocculant at about6p H value.K ey w ords:Pharmacy sewage;Flocculant s;Inorganic2organic composites;Chito san壳聚糖(chito san,C TS的化学名称为聚葡萄糖胺(12422氨基22脱糖22D葡萄糖,其为一种自然资源十分丰富的线型聚合物-甲壳质脱N2乙酰基的衍生物,是一种天然有机高分子絮凝剂。与无机高分子絮凝剂相比,壳聚糖不仅具有分子量大、对胶体物质的吸附架桥能力强、适用范围广的特点,而且因其天然、无毒、对人体无任何损害,在水处理中显示了其独特的优越性

6、,但壳聚糖也存在价格高、最佳投药范围窄的缺点1。目前,美国将壳聚糖主要用于给水及饮用水的净化,而日本则主要用于水处理及污泥脱水2。我国对其开发研究尚处于起步阶段。聚合氯化铝(PAC是一种较稳定的无机高分子絮凝剂,不仅对高浓度、高色度及低温污染水体的混凝效果较好,形成的矾花大,易沉降,而且还具有易生产、价格低等优点2。但在应用中存在着较有机高分子絮凝剂投药量高、产泥量大等缺点。由于天然有机和无机高分子絮凝剂各自存在的优缺点,使得复合絮凝剂成为发展方向。本试验将PAC与壳聚糖复合,制备了新型的复合絮凝剂PAC2CTS,并对制药废水进行了初步处理试验。1材料与方法1.1试剂与仪器3收稿日期:2006

7、209211修回日期:2007201215作者简介:田鹏(1970-,男,河南镇平人,实验师,在读硕士,主要从事环境生态研究。3通讯作者:王莉(1977-,女,陕西临潼人,实验师,硕士,主要从事环境工程研究。R;硫酸汞(A.R;专用氧化剂(A.R。1.2方法COD Cr去除率=(COD Cr原废水-COD Cr絮凝后/ COD Cr(浊度,色度原废水100%(1色度去除率=(A0-A/A0100%(2式中,A0为未经过处理的染料溶液吸光度; A为脱色处理后的溶液吸光度。2结果与分析将不同投加量的复合絮凝剂PAC2CTS(B= 1.5,C=1/10,不同C值下的PAC2CTS(B= 1.5,不同

8、B值下PAC2C TS(C=1/10,对不同p H下的制药废水处理效果见图1图4。2.1pH对絮凝效果的影响采用复合絮凝剂PAC2C TS(C=1/10,B= 1.5、无机絮凝剂聚合氯化铝PAC(B=1.5及有机絮凝剂C TS在投加量为45mg/L时,对不同p H下的废水处理效果见图1。由图可知,p H为6时,PAC2C TS对COD、色度去除率达到最好,分别为42.6%和68.5%,同样条件下,PAC对COD、色度去除率分别为40%和67%,而C TS无论是对色度还是COD处理效果都非常微弱(在图上未绘出。将3个絮凝剂进行比较,复合絮凝剂PAC2CTS的处理效果最好,而且适用p H的范围较宽

9、。从试验结果也可以看出,絮凝沉淀的效果与原水的p H有密切的关系。p H变化会引起废水中胶体粒子Zeta电位(电动电势变化,从而影响絮凝剂的絮凝效果。从壳聚糖的结构可以看出,壳聚糖分子含有多个羟基(-O H和氨基(-N H2,这些集团含有剩余孤电子对,可以和金属离子螯合,形成稳定的结构,从而可以去除水中多种有害金属,如Cu2+、Cr6+、Hg2+和Pb2+等5,6。当溶液p H过高时,大多数金属离子会水解成羟基络合物,从而影响壳聚糖的吸附;而当p H过低时,氨基(-N H2被大量质子化成-N H3+,从而削弱了氨基(-N H2的螯合作用,使吸附量降低。所以,壳聚糖复合絮凝剂处理的水体p H应为

10、中性6 。图1pH对絮凝效果的影响Fig.1E ffect of pH on chrom a and CODremoval ratio in w aste w ater2.2不同C值对废水絮凝效果的影响采用复合絮凝剂PAC2C TS(B=1.5在投加量为45mg/L,p H为6时,对不同C值下废水的处理效果见图2。由图可知,当C值为1/10时处理效果最好,色度去除率和COD去除率达到68.5%和42.6%。这可能是因为,首先PAC以212西北农业学报16卷 多羟基配合物的化学形态起到提供反离子而达到压缩废水中带电微粒双电层厚度并降低电位的作用;二是PAC 2C TS 大分子发挥架桥网扑作用使微

11、粒转入沉淀。现在一般认为,在高分子物质浓度较低时,吸附在微粒表面上的高分子长链可能同时吸附在另一个微粒表面上,通过“架桥”方式将两个或更多的微粒连在一起7,从而导致絮凝。一般来说分子量越大对架桥越有利,但并不是分子量越大絮凝效果就越好,因为架桥过程中也发生链段间的重叠,从而产生一定的排斥作用,分子量过高时,这种排斥作用可能会削弱架桥作用,使絮凝效果变差。所以在复合絮凝剂PAC 2CTS 中,如果C 值过高黏度过大就会减弱PAC 的电中和作用,C 值过低也会影响C TS 的吸附架桥作用 。图2C 值对絮凝效果的影响Fig.2E ffect of different C on chrom aand

12、 COD removal ratio图3B 值对絮凝效果的影响Fig.3E ffect of different B on chrom aand COD removal ratio2.3不同B 值的复合絮凝剂对废水絮凝效果的影响采用复合絮凝剂PAC 2C TS (C =1/10和无机絮凝剂聚合氯化铝(PAC 在投加量为45mg/L ,p H 为6时,对不同碱化度的废水进行处理,效果见图3。结果表明,当B 值为2.0时两者的处理效果均达到最好,色度去除率和COD 去除率达到70.7%、46%和70%、46%。从试验结果来看,复合絮凝剂PAC 2C TS (C =1/10的色度处理结果高于无机絮凝

13、剂聚合氯化铝(PAC ,就PAC 2CTS 的处理效果来看比纯的PAC 的处理效果要平缓得多。这可能是因为,不同B 值的PAC 的水解聚合度(Al x (O H y (3x -y +不同,所以,当不同B 值的PAC 与CTS 进行复合时,它们之间复杂的相互作用也会有所变化,不仅影响了PAC 2CTS 的带电性,也影响了PAC 2CTS 的分子量大小。从而絮凝效果就会产生差异 。图4投加量对絮凝效果的影响Fig.4E ffect of different dosage on chrom aand COD removal ratio2.4不同投加量对复合絮凝剂处理效果的影响采用复合絮凝剂PAC 2

14、C TS (B =2.0,C =1/10和无机絮凝剂聚合氯化铝PAC (B =2.0在p H 为6时,对不同投加量下的废水处理效果见图4。图中显示,当复合絮凝剂投加量为40mg/L 时,色度去除率和COD 去除率最高达到76.3%和47%。而当聚合氯化铝PAC 投加量为50mg/L 时,色度去除率和COD 去除率最高达到76%和47.2%。复合絮凝剂投加量过少或过多,色度去除率和COD 去除率均不高。这可能是因为,当投加量过少时,由于絮凝剂无法完全吸附水中胶粒而去除效果差,而废水溶液中投加的絮凝剂过多时,水中的胶体粒子就会被絮凝剂高分子链包围和覆盖,致使所有粒子无法电中和而同性相斥导致稳定,反

15、而起到保护作用,从而产生絮凝恶化现象。复合絮凝剂PAC 2C TS (B =2.0,C =1/10和无机絮凝剂聚合氯化铝PAC (B =2.0的处理结果比较可以看出,处理效果虽然接近但复合3123期田鹏等:复合絮凝剂PAC 2CTS 对制药废水的絮凝效果研究絮凝剂PAC2CTS的投加量要低于无机絮凝剂聚合氯化铝PAC的投加量3小结本试验结果表明,在p H为6,B=2.0,C=1/ 10,投加量为40mg/L时,复合絮凝剂PAC2CTS 处理制药废水后色度去除率和COD去除率最高达到76.3%和47%;在p H为6,B=2.0,投加量为50mg/L时,无机絮凝剂聚合氯化铝PAC处理制药废水后色度

16、去除率和COD去除率最高达到76%和47.2%。而纯的有机高分子絮凝剂CTS处理效果非常微弱。对于复合絮凝剂PAC2CTS和无机絮凝剂聚合氯化铝PAC来说,p H、B值、C值及投加量均显著影响絮凝效果。综合试验结果,复合絮凝剂PAC2C TS的处理效果优于无机絮凝剂聚合氯化铝PAC及有机高分子絮凝剂CTS。无机盐类絮凝剂是第一代絮凝剂,由于它们的使用会造成二次污染及对设备有腐蚀性等缺点已逐渐被取代。合成有机高分子絮凝剂是第二代絮凝剂,它虽然受共存盐类和p H影响小,但它对絮凝的胶体有较强的选择性,只对特定的污染物有去除能力,而且,有些合成高分子有机絮凝剂的单体或其水解、降解产物有毒性,价格也比较昂贵。复合絮凝剂是近年来开始研制的新型絮凝剂,使用范围广,p H适应性大,对于多种废水都有较好的去除效果,而且价格低廉,具有广阔的开发前景。本试验用合成的无机-天然高分子复合絮凝剂PAC2CTS,制药废水进行了处理试验,得到了较好的效果。这种絮凝剂的有机部分为天然高分子壳聚糖,可降解,无毒性,而且操作工艺简单,一次投药,是一种理想的新型复合絮凝剂。参考文献:1陈元彩,肖锦.天然有机高分子絮凝剂研究与应用J.工业水处理,1999,19(4:1113.2肖莜瑜,张静,李蘅.水处理絮凝剂研究进展J.矿产与地质,200