微生物絮凝剂与不同水质之间的絮凝关系
为了更好地将絮凝机理的研究应用于实际的废水处理中,清楚微生物絮凝剂与不同废水水质的絮凝关系非常重要。因为不同的废水含有的物质不同,所带电荷的电性不同,水环境不同(如水温和水样中的pH)等等,都将导致所呈现出来的絮凝机理大有差别。这里将以4个典型的例子加以说明。
1.1.1 染料废水
染料废水中物质组成相当复杂,一般可以分为阳离子染料和阴离子染料。对于阴离子型的絮凝剂,如果处理含有阳离子染料的废水,一般情况下的絮凝机理就是电中和作用,通过中和两者表面的电荷而结合在一起,最终导致絮凝沉降。而如果用它来处理含阴离子染料的废水,一般情况下絮凝效果不好。Deng等还认为染料废水脱色能力与染料的分子量大小、硫酸基团的数量有很大的关系,因为越大的分子吸附在MBF表面,可能会阻止其他的分子吸附;而硫酸基团越多将能够吸附更多的絮凝剂。不同颜色的染料,其表现的脱色率不同,原因在于染料分子与MBF之间的空间位阻和复杂的多点吸附。水样pH对于染料的脱色率也很重要,染料配成的水溶液在中性条件下均能稳定存在,如碱性品红在强酸性或强碱性条件下会改变自身的状态,成为颗粒,有极强的自絮凝趋势;而直接深棕NM染料则出现颜色变化,这些都干扰了微生物絮凝剂的脱色率的正确表达。水样中的pH还影响水体中悬浮物质的电荷性质、数量。
1.1.2 含重金属离子的废水
对于处理含有大量重金属离子的废水,絮凝机理比较复杂。徐宏亮研究的MBF-13在处理含铅废水时,主要以吸附架桥为主,兼有电中和及网捕(重金属主要是与MBF中的基团形成稳定的配合物或螯合物,同时被显负电性的极性基团吸引而沉淀分离)。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
1.1.3 碱性或中性废水
高分子絮凝剂的吸附架桥作用在很大程度上取决于絮凝剂分子的伸展度,阴离子高分子絮凝剂在碱性条件下由于静电排斥作用,伸展度大,絮凝剂的有效分子长度长,易于吸附架桥,酸性条件下,由于絮凝剂分子上所带电荷被中和,分子内的氢键作用力使絮凝剂分子成线团状,伸展度小,絮凝剂分子的有效长度短,难于吸附架桥。另外,当絮凝剂吸附到颗粒表面后,由于静电斥力,絮凝剂分子链和颗粒发生点吸附,而不是整个分子都吸附到固体表面上。吸附在颗粒表面后,由于分子链中带有适宜的负电荷-COO-,而水中的颗粒也带负电荷,随着pH升高,絮凝剂和颗粒间的斥力增加,絮凝剂分子的其余部分由于斥力作用,也就很难再被吸附到颗粒表面,而是朝外伸向溶液中所以颗粒是不会被絮凝剂所覆盖的,有足够可供进一步吸附的空位,而没有被吸附的分子链很可能成为自由链端,或为一个疏松的链环,有利于吸附其他颗粒,发生桥连作用。Lu等研究发现Eneterboacteraerogenes所产絮凝剂在天然碱性悬浮液体的澄清过程中有很好的絮凝效果。
1.1.4 煤泥废水
Raichur等研究Mycobacteriumphlei所产絮凝剂在煤泥中的应用,结果发现,该细菌吸附在煤炭颗粒上的作用机制主要是通过疏水作用。因为疏水作用能使煤炭颗粒有更强的吸附能力,能够与细菌更好地吸附在一起,从而絮凝沉降。刘志勇等通过研究煤泥水的红外光谱和XRD分析了其内部的结构,推测微生物絮凝剂对煤泥废水的絮凝作用是通过桥联作用。