壳聚糖复合絮凝剂处理含油废水

1、丁仕强(大连大学环境与化学工程学院,辽宁大连116622摘要:壳聚糖复合絮凝荆处理含油废水,正交实验结果分析表明:pH值为7,PAM量为2mg,L,壳 聚糖量为2mg,L时,对废水化学耗氧量(COD去除率可达47.33%;pH值为7,PAM量为1mg,L,壳聚糖 量为8m矶时,对废水浊度处理得到较为满意的效果,浊度去除率可达91.73%。对浊度和COD去除率 的影响因素主次顺序是:pH值>PAM投加量>搅拌时间>壳聚糖投加量。关键词:壳聚糖;聚丙烯酰胺;絮凝剂;化学耗氧量中图分类号:X703.1文献标识码:A 文章编号:10058265(200904枷1304壳聚糖目前正广泛

2、地应用于生物、医药、环保、化 工等行业11.司。由于壳聚糖来源广泛且已在环保领域有 了很好的应用,目前人们对其的研究日趋深入。本实验 的意义在于综合前人在这方面的研究成果,提出采 用壳聚糖和PAM联合使用的方法处理含油废水,并对 其作用机理作初步分析,同时对其在含油废水中的絮 凝效果进行研究,以得到最佳的絮凝条件,最后再对絮 凝机理进行初步的探讨。实验通过采用壳聚糖复合絮 凝剂对含油废水进行处理,同时也在实际废水上给予 了指导性意见,因此具有较强的应用性。1实验研究方法1.1壳聚糖的预处理称取10g干燥后的壳聚糖,溶于lO IIll的冰乙酸 溶液中,配制l 000IIll溶液备用。1.2实验方

3、案设计及方法本课题中采用正交实验结合单因素实验的方法嗍, 考察pH值、壳聚糖用量、PAM用量、搅拌时间对脱色 率COD值的影响。考虑到水温为不可控因素且实际含 油废水水温变化不大,本实验中忽略水温因素;搅拌 速度参照水处理混凝学基本原理,选取快速搅拌为300 r,Hin左右,慢速搅拌为50r/min左右。在此基础上选取 4因素4水平的(L。(4正交实验表,共进行4组16个 实验点进行实验,因素水平见表l。混凝方法:首先,用氢氧化钠和硫酸调节含油水样 的pH至5、6、7、8。实验是采用静态烧杯试验,取1L调表1正交实验因素及其水平表节好pH的废水水样于JJ一4六联电动搅拌器上的一烧 杯中,搅拌(

4、100r/minl min,使水样混匀后,先投入 PAM后再投入壳聚糖,快速搅拌(300r,min2min,再慢 速搅拌(50r,min,静置30rnin后,取上清液测浊度和 COD并进行分析讨论。,2正交实验结果及分析2.1正交实验结果根据正交实验因素和水平,选用L,。(44正交试验。 壳聚糖与PAM联合使用处理含油废水的浊度和COD 及根据去除率进行极差分析和水平优选结果,见表2。 2.2结果及讨论pH值对絮凝效果具有很大影响,主要是因为pH 值直接影响废水中胶体颗粒界面的电位。按照胶体 化学的基本理论,只有当废水pH值达到某一数值范 围时,其电位才能导致胶体最终脱离稳定状态、聚集 并且从

5、污水中沉降下来。另外,pH值还影响絮凝剂在 水中的溶解性。壳聚糖是甲壳素的脱乙酰基的产物,为收稿日期:20091015作者简介:丁仕强(1978一,男,工学硕士,实验师.主要研究方向:水污染治理技术.14过滤与分离JoumalofFilt阳tion&Sep锄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板差因素主次有机高分子聚合物,它只溶解于酸性介质中,并且在酸 性介质中带正电荷。pH值约为7.0的废水中加入用醋酸溶解的壳聚糖后,这时带正电荷的壳聚糖易于吸附带负电荷的污染物胶体粒子,并中和其表面电荷,使其 很快从溶液中沉降出来。由此可见,混凝的pH值应控 制在7或7以下

6、比较合适。在此范围内,由试验得出最 佳pH值为7。PAM的用量对混凝效果的影响也很大絮凝剂PAM加入量2mg,L就能生成较大矾花而迅速沉降。有机高分子混凝剂PAM主要是通过其链状 分子的吸附架桥而起混凝作用【州¨,它的应用能有效提 高絮体颗粒尺寸,絮体颗粒直径要比单一投加壳聚糖絮凝剂形成的颗粒直径大数僻明。本实验选择的PAM的分子量为l 200万,是由于分子量越高,其分子链所 能吸附的颗粒就越多,絮凝效果就越好,但分子量过高 则难以溶解且造价更为昂贵。考虑到PAM的价格.PAM加入量2mg,L为宜。实验证明:少量PAM起到桥絮凝时间在所研究的范围内15IIlin为宜,搅拌的目的是使混

7、凝药剂与废水中的颗粒充分的接触,形成絮体沉降下来。由于加入的PAM发挥了强大的桥联和卷扫絮凝作用,使加入壳聚糖絮凝剂后形成的微小絮 团更好的紧密结合,快速形成紧实的更大的絮体,可以大大缩短絮凝时间,但搅拌速度较慢,仅为50溉n,原因是防止搅拌速度过快将原本形成的絮体搅散,要 使絮凝剂能充分发挥网布和卷扫的作用,适当的延长 搅拌时间,所以选择15Inin为宜。 2.2-1.4壳聚糖的用量对混凝效果的影响壳聚糖在酸眭介质中带正电荷。在pH值小于7.0时。带正电荷的壳聚糖易于吸附带负电荷的污染物胶 体粒子,并中和其表面电荷,使其很快从溶液中沉降出来【刖哪。同时壳聚糖分子链中含有大量的氨基和羟基等基团

8、,可与废水中多种金属离子(如铁、铬、锌等离子形成配合物而将其除去。壳聚糖本身也是一种高分子一 一 萋 一 一 洲 燃 圮 55555S 5,凹 幻 弘 贸 叭 阱 叭 置 :8S5358759钙 巧 韭582O 3配气27S 973K 6Mt 一 一 瑚 一 一 一絮凝剂,它可以通过吸附架桥和沉降卷扫作用使污染 物生成絮体而除去。因此,壳聚糖对含油废水的絮凝效 果好。但如果壳聚糖加量过大,可能会使胶体微粒表面 发生二次吸附而覆盖上壳聚糖分子,使污染物在溶液 中重新稳定分散,絮凝效果反而变差。由于壳聚糖相对 分子质量不太大,单独使用时生成的絮状物比较细小, 如果再用相对分子质量很高(1200万的

9、PAM进一步 絮凝,可使迅速增大的絮体很快沉降下来,使处理效果 更佳。由表2可看出,以COD除去率为指标的最优生产 条件为:在pH值为7,PAM的加入量为2叫几壳聚糖 投加量为2mg/L,以100r,min的速度搅拌l IIlin,加入 絮凝剂后,再以300r/min的速度搅拌2min。最后以 50r,IIlin的速度慢搅,搅拌时间15IIlin。最优化条件 下,经验证实验,COD去除率可达47.33%。以浊度去除 率为指标的最优生产条件为:在pH值为7,PAM的加 入量为r叫L,壳聚糖投加量为8mg,L,以100r,min的 速度搅拌l IIlin,加入絮凝剂后,再以300r,min的速度

10、搅拌2IIlin,最后以50r,IIlin的速度慢搅,搅拌时间20 min。最优化条件下,经验证实验,浊度去除率可达 91.73%。3结论(1经实验可知,使用壳聚糖和PAM复合絮凝荆 处理含油废水方法切实可行,能使废水的COD值从 500mg,L降到约250mg,L。(2用壳聚糖和PAM复合处理含油废水去除COD 的最优化条件为pH值为7,PAM的加入量为2mg/L 壳聚糖投加量为2mg,L,以100舳n的速度搅拌1 IIlin,加入絮凝剂后,再以300r/nlin的速度搅拌2min, 最后以50粕n的速度慢搅,搅拌时间为15分钟。最 优化条件下,经验证实验,COD去除率可达47.33%。 (

11、3用壳聚糖和PAM复合处理含油废水去除浊度 的最优化条件为pH值为7,PAM的加入量为l mg/L 壳聚糖投加量为8mg,L,以100椭n的速度搅拌l min,加入絮凝剂后,再以300r,min的速度搅拌2min, 最后以50r/hin的速度慢搅,搅拌时间为20分钟。最 优化条件下,经验证实验,浊度去除率可达91.73%。(4投加少量PAM起到桥联絮凝和网络絮凝的作 用,不仅可以提高COD除去率,还可以使絮体颗粒增 大,沉降速度加快。(5正交实验表明影响实验效果的因素主次顺序。 采用四因素4水平正交试验,得出影响COD和浊度去 除率的因素主次顺序是:pH值>PAM投加量>搅拌时 间

12、>壳聚糖投加量。参考文献:【2】卢俊瑞.溴氨酸活性染料生产废水治理口l工业水处理,1999,19圆艄1.【3】陈亮,陈东辉,李步祥.壳聚糖吸附处理废水的研究进展刀.四 川环境,2001,20(3:19-23.【5】刘秉涛,郑志宏,张孔锋.硅胶负载壳聚糖对水溶性染料脱色 的正交试验叨.化学研究,2003,14(1:5860.【8】沈澄英,等.用正交试验法研究聚合氯化铝铁和聚丙烯酰胺 对印染废水混凝处理效果的影响阴.贵州化工,2004,29(1: 10一12.【9】杨德.实验设计与分析M】.j匕京.中国农业出版社,2002.Ph铲 m们ol1997,145(8:285293.【12】郭锐,陈

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14、分离Joumalof Filtration&SeparationChitosan Treatment of oilyW嬲tewaterby Composite FlocculantDING Shiqiang(CouegeofEnv油nment锄dChemicalEngineering,Dali鲫U|live糟i哪Dah明116622,ChinaAbsh鼍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几for chian d啷ge2吼8tirringspead i850r,rnin,妇ring ti嘴in15“n,uleCODof龀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矗”chitos鲫dosage 8mg几8tirringspead i850瓶n,sti而ng“mein the 20mill when the turbidity of

16、tIle w船tewater h锄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耻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页Experimental StudyonPressur

17、e Characteristics oftheWireworkFilter during Begi删血ng PeodDAIGuangpin912,zHANG Bo_n酿LU0aolanl,wEI Y-don91(1.S龇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【

18、filter during beginning period w鹪锄alyzed by experiment诵tII polyetllyknepowder'maildy investigatingfil岫ti蚰vekity彻dinlet concentrationa雎ctingonp瑚8u托drop.11le results indicate山atIe pre鹤ure dph聃明obvio岫inc瞅嵋ingtendencyd血ngthebeginnifIg period,w王lich i8fmm瑚idual p瑚8ure drop incre船ing.Tlle p砒icle8domin

19、ated intIe filter mediumch肌ge tIle medium pom8ity structure,which makes re8idual pre88um dmp jIIcrea8e.The ridual p陀鹪ure drop i8raised鼬m妇tion velocity蚰dinlet concentmtionincreing.FinaUy,the calculation IIlocIel about wir;ewo矗尉ter pre鼹u陀dmp w鹪pmposedbased ont11ep陀黯ure dmp analysi8.一Keywords:wirewodmter;beginning period;pressuredmp;re8idualpre鲳啪(上接第8页DeVelopment ofMetalionFixedsite Facilitated TransportMembranesin Separation ofoleaill/Paramn(Benzene/Cyclohexane Mixtures by PervaporationANG Wenl,DU Chun-huil,WU Ligu明g脚(1.CoUegeofEnviIDn.sci.&Eng.,zhej