摘要:改性淀粉絮凝剂具有无毒、原料来源广、价格低、易于生物降解等优点,近年来得到重视和发展应用.文章通过絮凝实验对改性淀粉絮凝剂在不同pH 值条件下处理模拟废水的效果进行了初步探讨.实验结果表明,改性淀粉在废水处理中COD去除率效果显著,改性淀粉的混凝效果受不同的pH值的影响不大,优于无机絮凝剂.
关键词:絮凝剂;改性淀粉;水处理
0引言
由于人工合成的有机和无机水处理剂大多数或呈微毒,会通过食物链进入人体,影响人体健康; 或成为难以处理的二次污染源,继续进入生物链, 危害健康.而改性淀粉作为天然高分子碳水化合物改性而得的水处理剂,在这方面显现出不可比拟的优点[1-4],它对环境无毒无害,且其处理残渣易被微生物降解,在残渣无污染的前提下,可直接作农肥,或在堆肥的过程中自然降解.对有毒的如吸附重金属的沉渣,可通过高温碳化或化学方法减量. 鉴于改性淀粉水处理剂对环境无害,但是在当前作水处理剂其应用效能一般的局面,为了开发出高性能的改性淀粉,应该重点研究改性淀粉在不同污水中的絮凝性能以及进一步探讨改性淀粉絮凝剂的絮凝效果与pH值、温度、絮凝剂用量等因素的关系[5]. 本文就不同pH值对改性淀粉处理模拟废水的影响方面做了初步探讨,以便日后为高效淀粉水处理剂的开发和应用提供一定的参考依据.
1实验部分
1.1主要仪器及材料
MY3000-6H智能型混凝试验搅拌仪(湖北省潜江市梅宇仪器有限公司),752型紫外可见分光光度仪(上海光谱仪器有限公司),电子天平(SHIM- ADZU CORPRATION JAPAN),污水COD速测仪 (承德市华通环保仪器厂),奥立龍MODEL828p 计,Model 2100N IS型浊度仪(美国HACH),电热恒温干燥箱(上海跃进医疗器械厂),JTY型混凝试验搅拌器.
1.2改性淀粉
本实验用半干法制得叔胺型阳离子改性淀粉的具体方法为:利用催化剂即氢氧化钠与醚化剂一起和少量水混合均匀后,再加入淀粉混合均匀,然后在一定的温度下反应数小时,再用80%的乙醇洗涤,除去多余的醚化剂,烘干即可得阳离子淀粉
1.3絮凝实验方法
本文采用烧杯搅拌实验来考察所制得絮凝剂的絮凝效果.具体操作如下:(1)用6个500 mL的烧杯分别放入准备好的废水,放置在实验搅拌机平台上;(2)确定原水特征,即测定原水水样的浊度 pH值、温度确定矾花所用的最小混凝剂量;(3)确定实验时的混凝剂投加量;(4)启动搅拌机,快速搅拌2 min,转速为160 RPM,慢速搅拌15 min 转速为60 RPM,静置沉淀20 min,用注射管抽出烧杯中的上清液,立即用浊度仪测定浊度,污水 COD速测仪测其COD,并对测定结果进行纪录.
2结果及讨论
2.1单一投加方式下,pH值对混凝效果的影响在废水处理中,不同的pH值的进水,对絮凝剂的絮凝效果有着不可忽略的影响,以下就对阳离子改性淀粉及其辅助絮凝剂处理pH值分别为5.5 和8.5进水的模拟废水进行研究.结果如图1所示.
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| 图1单一投加方式下混凝效果随pH值变化曲线 |
(1)从图1可以看出,在pH值在5.5和8.5 时,单用0.118 9 mol/L的阳离子改性淀粉处理模拟废水,碱性条件下的除浊效果优于弱酸性条件. 在pH值为5.5时,当阳离子改性淀粉投加量在5～ 8 mL时,浊度处理是有效果的,其最佳投加量为 5 mL.在pH值为8.5时,除浊的最佳投加量为6 mL. 但在最佳投加量处,碱性条件下的处理效果明显优于弱酸性环境.
(2)在COD处理方面,表现出碱性条件下的 COD去除效果也优于弱酸性条件,在弱酸、弱碱两种环境下,用0.118 9 mol/L的阳离子改性淀粉处理模拟废水去除COD的最佳投加量均为7 ml,但是二者差别不是太大.
从上述两组实验可以看出无论是pH=5.5还是 pH=8.5的进水,处理后的出水浊度值相差不多,都在1～1.4度的范围内.在处理COD方面,在有效范围内,处理后的出水COD值都在10～20之间,并且COD最高去除率也都在70%附近.由此综合说明,不同pH值对阳离子改性淀粉的絮凝效果影响不大.
2.2不同投加方式下,pH值对混凝效果的影响
为了取得更高的预期效果可以投加某种助凝剂(辅助药剂),以适当提高混凝效果.助凝剂通常是高分子物质,通常选用的助凝剂一般为骨胶、聚丙烯酰胺及其水解产物、活化硅酸、海藻酸钠等.但从广义上而言,凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂也可认为是助凝剂,故在本次研究中选用无机的氯化铁为助凝剂,当pH值为5.5和8.5时用0.118 9 mol/L的阳离子改性淀粉与0.1 mol/L的三氯化铁联合处理模拟废水,结果如图2所示.
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| 图2不同投加方式下混凝效果随pH值变化曲线 |
从图2可以看出,处理后出水浊度较高,但是 COD处理效果却很好,具体为:(1)碱性条件下的除浊效果优于弱酸性条件;(2)在COD处理方面, 表现出弱酸条件下的COD去除效果明显优于弱碱性条件.从结果可以发现,pH值的调节对出水的水质影响明显,浊度的处理效果相差很大,这是由于三氯化铁为无机类絮凝剂,其受pH值的影响明显. pH值的不同使不同条件下对水中COD的处理结果相差深远,可见在这一投加方式下,pH值的影响不容忽视,COD去除率最高可达到89%.
由上面两组数据的图表明显可以看出,不同 pH值对处理后的浊度效果偏差很大,而对于COD 的处理效果影响不是很大.
3结论
(1)当单一投加改性淀粉时,在弱碱性条件下的除浊及除COD效果略优于弱酸性条件;
(2)当存在氯化铁助凝剂时,在弱碱性条件下的除浊效果略优于弱酸性条件;而COD的去除效果则相反,弱酸性条件下的效果略优于弱碱性条件;
(3)在除浊及去除COD方面,改性淀粉受不同 pH值的影响不大,但当存在无机助凝剂(氯化铁) 时,则pH值对其的混凝效果是有影响的.
参考文献:
[1]赵彦生,李万捷.淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物的合成及其性能[J].水处理技术,1994,20(6):370-373.
[2]尹华,彭辉,肖锦.天然高分子改性阳离子絮凝剂的合成及其性能与机理研究[J].重庆环境科学,1999,21 (6):30-32.
[3]杨波,赵榆林.天然改性高分子絮凝剂在污水处理中的应用[J].昆明理工大学学报,2000,25(3):85-87.
[4]Ganjidoust H.Effect of synthetic and natural coagulant on ligtin removal from pulp and paper wastewater[J].Water Sci- ence and Technology,1997(35):291-296.
[5]汤鸿霄.聚合氯化铝与传统混凝剂的凝聚-絮凝行为差异 [J].环境化学:混凝专辑,1997,16(6):497-505.来源：南通大学学报 作者: 石健 毕大冬 张跃