去除率降低 ;而 pH大于 7. 0时 ,无机高分子助剂 PS
的作用被抑制 ,从而导致 COD
c r
去除率和 SS去除率
降低 ,因此 ,本实验的最适 pH在 6. 8～7. 0。
2. 3 搅拌速率对絮凝效果的影响
将废水水样摇匀 ,取 6 份 50mL 水样于 100mL
烧杯中 ,编号 ,分别调节溶液 pH值为 6. 8,分别加入
1%改性壳聚糖工作液 2mL ,维持反应温度 35℃,在
不同的速率下搅拌絮凝 10m in,静置 10m in,待絮体
沉淀后 ,取上层清液测其 COD
c r
去除率及 SS去除
率 ,实验结果见表 3和图 3。
表
3
搅拌速率对絮凝效果的影响
编
号
搅拌速率
/ r
・
m in
- 1
出水
COD
Cr
/mg
・
L
- 1
出水
SS
/mg
・
L
- 1
COD
Cr
去除率
/ %
SS
去除
率
/ %
1
50
818. 0
74. 4
47. 8
66. 8
2
90
651. 9
59. 4
58. 4
73. 5
3
130
496. 7
39. 4
68. 3
82. 4
4
170
683. 2
30. 0
56. 4
86. 6
5
210
822. 7
70. 8
47. 5
68. 4
6
250
937. 1
106. 8
40. 2
52. 3
图
3
搅拌速率对絮凝效果的影响
由表 3 和图 3 可以看出 ,在搅拌速率为 130 r/
m in时 ,处理造纸废水效果最好 , COD
c r
去除率和 SS
去除率分别达到 68. 3%和 82. 4% ;搅拌速率再增大
时 , COD
c r
去除率下降和 SS去除率上升后又下降 。
其原因与改性壳聚糖的絮凝机理有关 ,改性壳聚糖
通过以下两种途径发挥絮凝作用 ,一是直接与耗氧
物质发生反应形成絮体 ;二是通过架桥网捕作用吸
附水中的耗氧物质 。因此 ,当搅拌速率过快时 ,架桥
网捕作用产生的大分子絮凝物会被打散 ,从而导致
COD
c r
去除率和 SS去除率下降 。
2. 4 改性壳聚糖与传统絮凝剂净水效果的比较
将废水水样摇匀 ,取 2 份 50mL 水样于 100mL
烧杯中 ,编号 ,分别调节溶液 pH值为 6. 8,维持反应
温度 35℃,分别用改性壳聚糖和武汉神龙造纸厂的
现用配方 ( PAC - PAM )进行处理 ,测出其 COD
c r
去
除率 、SS去除率 、
最佳用量和处理后出水 pH 值 ,并
折算吨处理药剂成本 ,具体结果见表 4。
表
4
两种絮凝剂的经济技术指标比较
絮凝剂
种类
COD
C r
去除率
/ %
SS
去除
率
/ %
最佳用量
mL
处理后出
水
pH
絮凝剂成本
/
元 ・吨
- 1
改性壳聚糖
68. 4
86. 3
2. 0
6. 7
0. 30
PAC - PAM
53. 9
77. 2
4. 5
6. 0
0. 37
从表 4可以看出 :同样处理 50mL 造纸废水 ,质
量分数为 1%的 PAC - PAM 溶液用量为 4. 5mL ,其
COD
c r
去 除 率 只 达 到 53. 9% , SS 去 除 率 只 达 到
77. 2%。改性壳聚糖处理后废水的 pH 值为 6. 7,而
PAC - PAM 处理后废水的 pH 值为 6. 0。两种絮凝
剂处理每吨造纸废水的药剂成本分别为 0. 30元和
0. 37元 ,改性壳聚糖具有明显的环境和经济效益 。
2. 5 改性壳聚糖的絮凝机理研究
由于在天然壳聚糖线性分子链上含有多个相邻
羟基 ( - OH)和氨基 ( - NH
2
) ,其中氧原子和氮原子
上都含有孤对电子 ,能通过配位作用和 A l
3 +
、Zn
2 +
、
C r
6 +
、Hg
2 +
、Pb
2 +
、Cu
2 +
等诸多有害金属离子形成稳
定螯合物 , 从 而 除 去 水 中 有 害 金 属 离 子 ; 活 泼 -
NH
2
还可与水中的 H
+
离子质子化成阳离子型聚电
解质 ( - NH
3 +
) ,通过电中和作用 、
氢键作用与水中
带负电的胶体或悬浮态微粒凝聚沉降 ,从而去除水
中有机污染物 COD
c r
。壳聚糖因其高分子长链而具
有吸附架桥作用 ,可借助离子键和氢键的作用 ,使多
个胶体颗粒吸附在同一个高分子的长链上 、
并形成
网状结构的大絮体而最终聚沉下来
[ 5 ]
。预实验表
明 ,天然壳聚糖絮凝过程进行缓慢 ,要持续絮凝 12h
以上才能达到较好的效果 ,因此 ,必须对壳聚糖进行
改性 ,提高其絮凝速率 。
无机高分子助凝剂 PS是由含硅单体聚合而
成 ,含大量羟基 ( - OH ) ,具有多孔结构 ,比表面积
巨大 ,能与水中带电胶体迅速聚沉 ,打破水中电荷平
衡 ,促进壳聚糖链上 - NH
2
的质子化向正方向进
行 ,加速壳聚糖与水中污染物的结合速率 ,此外 ,无
机高分子助凝剂 PS与壳聚糖交联形成的高分子网
状系统还能通过网捕卷扫作用包裹住水中的其他颗
粒物 ,从而使水质更澄清 。
3 结 论
通过对我国资源丰富的天然壳聚糖进行交联改
性 ,制备出一种新型环保型造纸废水絮凝剂 ,取得了
较好的效果 。它与传统的造纸废水絮凝剂 PAC
(下转第 38页 )
1
3
《造纸科学与技术 》 2008年 第 27卷 第 3期