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造纸化学品・
壳聚糖造纸废水絮凝剂
马永生 ,邱化玉
(
山东轻工业学院 制浆造纸工程省级重点学科
,
山东 济南
250100)
[
摘 要
]
壳聚糖作为一种天然 、
无毒的有机高分子聚合物
,
在水处理中具有越来越广泛的用途
,
在处理造
纸废水方面也显示了它的优势 。对壳聚糖及其衍生物造纸废水絮凝剂的现状及进展作了评述 。
[
关键词
]
壳聚糖
;
絮凝作用
;
废水
壳聚糖
(chitosan) ,
学名为
( 1 ,4)
2
2
2氨基2
2
2脱氧2β2
D
2葡聚糖
,
是甲壳素
(chitin)
脱乙酰的产物
,
一般而言
,
甲壳素的
N -
乙酰基脱去
55 %
以上就可以称为壳聚
糖
[ 1 ]
,
而甲壳素是仅次于纤维素的第二大天然有机高
分子物质
[ 2 ]
,
每年地球上甲壳素自然生成量高达百亿
吨
,
其产量可与纤维素匹敌
,
储量十分巨大 。因此壳聚
糖的开发具有广阔的前景 。
甲壳素与壳聚糖是与纤维素的化学结构十分相似
的有机聚合物
,
不同之处是每个纤维素葡萄糖单元二
位
C
上的
- O H
基团相应地换成了
- N HCOCH
3
或
-
N H
2
基团
(
见图
1)
。
壳聚糖在许多方面都显示出独特的功能特性
,
在
生物医药 、
环保 、
纺织 、
印染 、
食品 、
化工 、
农业及工程等
领域都有很高的实用价值 。而壳聚糖由于化学结构与
作为造纸纤维的主要化学成分的纤维素十分相似
,
因
此也引起了造纸工作者的注意
,
近年来不断有壳聚糖
及其衍生物 、
复配物应用于造纸工业的报道 。
图
1
甲壳素与壳聚糖的结构
造纸工业废水排放量大
,
其中的蒸煮废液对环境
污染最为严重 。造纸废水中杂质很多
,
粒径分布不均
匀
,
有的呈胶体状态
,
有的悬浮于水中
,
难以经一次处
理就达到要求
,
目前大多采用有机絮凝剂和无机絮凝
剂配合使用处理废水 。壳聚糖分子链上分布着大量的
游离氨基
,
在稀酸溶液中质子化
,
使壳聚糖分子链带上
大量的正电荷
,
成为一种聚电解质
,
是一种典型的阳离
收稿日期
:2003 - 11 - 05
作者简介
:
马永生
(1979 - ) ,
男
,
山东轻工业学院制浆造纸工程在
读硕士研究生
,
主要研究方向
:
造纸化学品的开发与应用 。
子型絮凝剂 。李静等
[ 3 ]
指出壳聚糖作造纸废水絮凝剂
主要的絮凝机理有桥联作用 、
电中和作用 、
基团反应等
3
个作用 。
张亚静等
[ 4 ]
用氯化三甲基壳聚糖季胺盐作絮凝
剂
,
研究了其在造纸废水中的絮凝作用
,
结果发现
:
随
废水
p H
值增大絮凝效果提高
,
适宜的
p H
值为
8
～
13 ,COD
去除率在
75 %
以上
;
随着壳聚糖季胺盐浓度
的增加絮凝效果增加
,
但浓度过高反而降低絮凝效果
;
先快速搅拌
3
～
5min ,
后缓慢搅拌振荡并适当延长振
荡和静置的时间有利于提高絮凝效果
;
无机助凝剂
(
硫
酸铝
/
硫酸亚铁
)
的加入对加速絮凝和增大絮凝颗粒都
有较好效果
,
有色泽要求时
,
用
Al
2
( SO
4
)
3
效果更佳
;
壳聚 糖 季 胺 盐 与 阴 离 子 絮 凝 剂 配 合 使 用 可 使 废 水
COD
进一步降低
;
壳聚糖季胺盐作絮凝剂处理造纸废
水
,
与聚丙烯酰铵类絮凝剂相比不但效果更好
,
更重要
的是有价格优势 。
张光华等
[ 5 ]
以过硫酸铵为引发剂
,
在氮气保护下
,
使壳聚糖和丙烯酰胺在
70
～
80
℃下发生接枝共聚反
应
,
制得壳聚糖接枝聚合物絮凝剂
( CAM) ;
并进行了
造纸废水的絮凝实验 。
ζ电位测定表明
, CAM
是以阴
离子为主的两性接枝共聚物
, CAM
与
Al
2
( SO
4
)
3
有很
好的协同絮凝效果
,
使用
Al
2
( SO
4
)
3
可大大降低
CAM
的使用量
,
而保持处理效果 。以丙烯酰胺质量分数为
80 %
的
CAM
对造纸废水的絮凝效果最好 。孙加龙
等
[ 6 ,7 ]
应用保留蛋白质的壳聚糖絮凝处理
4
种制浆造
纸的废液
:
酸法亚硫酸盐苇浆废液 、
碱法麦草浆废液 、
中性亚钠法苇浆废液和
A PM P
浆废液
,
比较了四种废
液的固形物 、
无机物 、
有机物 、
COD
的含量
,
找出了处
理废液的最优条件 。他们发现保留蛋白质的壳聚糖的
脱乙酰度不同
,
其清液的透光度不同
,
絮凝效果不同 。
絮凝物中有木素存在
,
这证明了壳聚糖可与木素等大
分子相结合而絮凝 。他们自制的未脱蛋白质的壳聚糖
对以上四种废液有明显的絮凝效果
,
综合原废液和上
清液的固形物去除率 、
无机物去除率 、
有机物去除率 、
COD
的含量等指标
,
该絮凝剂对中性亚钠法苇浆废液
有最佳的絮凝效果 。
孙加龙等在另一文献中
[ 8 ]
指出
:
蒸煮废液的稀释
程度对壳聚糖的絮凝效果有重要影响
,
稀释度越小
,
絮
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3
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壳聚糖造纸废水絮凝剂
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