兩性淀粉絮凝劑對染料廢水的絮凝性能研究

孫 磊

（武漢紡織大學(xué) 環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430073）

兩性淀粉絮凝劑對染料廢水的絮凝性能研究

孫 磊

（武漢紡織大學(xué) 環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430073）

以兩性淀粉為絮凝劑處理染料廢水，并與復(fù)配聚合氯化鋁絮凝劑、木質(zhì)素基改性絮凝劑、殼聚糖季銨鹽絮凝劑和聚丙烯酰胺絮凝劑的絮凝性能進(jìn)行比較，研究廢水的pH、絮凝劑的質(zhì)量濃度對其絮凝性能的影響。結(jié)果表明，兩性淀粉絮凝性能優(yōu)于上述絮凝劑；并且在pH為6.0～8.0、絮凝劑兩性淀粉絮凝劑的質(zhì)量濃度為65mg/L時，廢水的COD去除率最高可達(dá)50%。

絮凝劑；兩性淀粉；染料廢水

染料廢水是主要的工業(yè)廢水之一，它具有排放量大、色度高、污染重等多重方面的問題。隨著我國印染工業(yè)的跨越式發(fā)展，印染行業(yè)所帶來的環(huán)境壓力日益突出，這勢必對其廢水進(jìn)行合理處理成為必要。但印染廢水的成分非常復(fù)雜，不僅含有多種染料成分，還存在各種化學(xué)助劑和其他有毒物質(zhì)以及油劑等成分，這使得對印染廢水的處理必須通過特別的方法才能實(shí)現(xiàn)。目前印染廢水的處理主要依靠化學(xué)及生化方法，所涉及的化學(xué)方法有絮凝、氧化降解等，生化方法則主要是好氧生化處理法。而淀粉中含有很多羥基，如果通過羥基的酯化、醚化、氧化、交聯(lián)、接枝共聚等化學(xué)改性，使其活性基團(tuán)數(shù)目倍增，并且聚合物將呈接枝化結(jié)構(gòu)，更有利于絮凝基團(tuán)對懸浮體系中顆粒物的捕捉和沉降。在處理污水時，改性淀粉絮凝劑可以利用淀粉的半剛性鏈和柔性支鏈將污水中懸浮的顆粒通過架橋作用絮凝沉降下來，其絮體較大，沉降速度較快，絮體密實(shí)，而且因其帶有極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)，產(chǎn)生多個活性作用點(diǎn)，可以通過化學(xué)、物理作用降低污水中的COD及BOD負(fù)荷。在處理一些普通絮凝劑難以處理的廢水時具有較好的發(fā)展前景。

本文所指兩性淀粉是先通過半干法將普通淀粉制成陽離子淀粉后，再以正通過陰離子化試劑制備而成。[1]本文在先前研究的基礎(chǔ)上，分別用該兩性淀粉作為絮凝劑及其與一些典型的助凝劑復(fù)配構(gòu)成的混凝劑處理染料廢水，并根據(jù)其絮凝劑對 COD的去除情況研究了兩性淀粉絮凝劑的用量、助凝劑的類型及配比、被處理廢水的pH等因素對其絮凝性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 基本試劑和儀器

兩性淀粉絮凝劑，按文獻(xiàn)[1]制備；復(fù)配聚合氯化鋁絮凝劑，鞏義市新銳凈水材料有限公司；木質(zhì)素基絮凝劑，按文獻(xiàn)[2]制備；殼聚糖季銨鹽絮凝劑，按文獻(xiàn)[3]制備；陽離子聚丙烯酰胺污水絮凝劑，按文獻(xiàn)[4]；活性紅及活性藍(lán)染料混配染料廢水；聚丙烯酰胺，工業(yè)品，上海恒誼化工有限公司；其他試劑都為分析純。pH酸度計，pHS-2C型，上海偉業(yè)儀器廠；六聯(lián)攪拌儀 MY3000-6A，武漢梅宇儀器有限公司。

1.2 廢水的絮凝處理及COD的測定方法

取400mL樣品混配染料廢水置入500mL燒杯中，攪拌下慢慢滴加0.1000mol/L的鹽酸或0.1000mol/L的氫氧化鈉以調(diào)節(jié)廢水的pH值；然后，在攪拌下慢慢滴加計量的絮凝劑水溶液或由確定的絮凝劑與助凝劑復(fù)配而成的混凝劑；加完絮凝劑的染料廢水用六聯(lián)電動攪拌器定時攪拌:先快速攪拌 10min再慢速攪拌30min；攪拌后的廢水靜置3h后取上清液10mL放入到250mL三角燒瓶中，并加入10mL蒸餾水進(jìn)行稀釋，按文獻(xiàn)[5]測定處理后廢水的COD。

另取10mL廢水原水加入到250mL三角燒瓶中并加入10mL蒸餾水進(jìn)行稀釋，按文獻(xiàn)〔5〕測定原水的COD；以20mL蒸餾水代替測定試樣，按相同方法進(jìn)行空白試樣的分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 不同絮凝劑對廢水COD的去除性能

絮凝劑選擇的不同對廢水 COD的去除率存在較大的差異。以復(fù)配聚合氯化鋁絮凝劑、木質(zhì)素基改性絮凝劑、殼聚糖季銨鹽絮凝劑和陽離子聚丙烯酰胺污水絮凝劑作為絮凝劑，分別處理混配染料廢水，處理結(jié)果見表1。

表1 不同絮凝劑對混配染料廢水COD的去除率

由表1可看出，兩性淀粉絮凝劑對該混配染料廢水COD的去除性能遠(yuǎn)優(yōu)于要于復(fù)配聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺；兩性淀粉對該混配染料廢水 COD的去除性能比殼聚糖季銨鹽絮凝劑或木質(zhì)素基改性絮凝劑要略好，都在48.0%左右。

2.2 pH對兩性淀粉絮凝劑去除廢水COD性能的影響

以對樣品廢水COD去除率相對較高的兩性淀粉絮凝劑為對象，研究了pH值對去除廢水COD性能的影響，其結(jié)果見表2。

表2 不同pH值下兩性淀粉絮凝劑對混配染料廢水COD的去除率

由表2可看出，被樣品混配染料廢水的pH對該絮凝劑去除廢水中COD的性能存在較大的影響，具體表現(xiàn)為:在低pH和高pH時該絮凝劑去除廢水COD的性能一般，而在pH為5.0～7.0時，該絮凝劑對該廢水 COD的去除率相對較高。究其原因，一方面是由于該絮凝劑在水中的溶解性和存在形式有關(guān)，但主要是該絮凝劑與其在水中所帶的電性相關(guān):在較低pH時，絮凝劑在水中會結(jié)合更多的H+而具有正電性，而喪失了部分結(jié)合染料等有機(jī)物的能力；而在較高pH時，該絮凝劑又因所帶正電性的不足等原因而不能有效結(jié)合在水中以陰離子形式存在的染料，這也必然導(dǎo)致其對廢水COD的去除能力下降。

2.3 兩性淀粉絮凝劑投加量對其去除該混配染料廢水COD性能的影響

本試驗(yàn)研究了兩性淀粉絮凝劑投加量對其去除樣品混配染料廢水COD性能的影響，結(jié)果見表3。

表3 兩性淀粉絮凝劑投加量對該混配染料廢水COD的去除率的影響

由表3可看出，兩性淀粉絮凝劑投加質(zhì)量濃度對COD去除率存在一定的影響。具體表現(xiàn)為:低濃度投放時，隨著被處理廢水中樣品絮凝劑質(zhì)量濃度的增加會迅速提高其對樣品廢水 COD的去除率；但當(dāng)其質(zhì)量濃度達(dá)到特定值后，隨著該絮凝劑質(zhì)量濃度的增加不但不能提高它對廢水 COD的去除率，反而會引起樣品廢水 COD去除率的下降的問題。究其原因，在低濃度時樣品絮凝劑與混配染料廢水中的染料等有機(jī)物結(jié)合而形成絮體，并通過靜置沉降過程沉降下來，這樣廢水上清液中的有機(jī)物濃度也會下降，廢水的COD也相應(yīng)下降；但當(dāng)廢水中的樣品絮凝劑的質(zhì)量濃度增大至70mg/L后，絮凝劑除與存在于廢水中的染料等有機(jī)化合物結(jié)合形成絮體外，有更多的絮凝劑溶解并分散于被處理的水體中，導(dǎo)致由于樣品絮凝劑有機(jī)物濃度的增加，提高了廢水中COD。

3 結(jié)論

就本染料廢水而言：兩性淀粉對染料廢水 COD的去除率不但比聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺等常用的絮凝劑更為優(yōu)秀,而且比木質(zhì)素基改性絮凝劑、殼聚糖季銨鹽絮凝劑等單一化學(xué)改性的衍生物對混配染料廢水COD的絮凝去除性能也要好；同時，被處理混配染料廢水的pH、絮凝劑的質(zhì)量濃度都會對混凝劑去除該染料廢水的COD存在影響。對于實(shí)驗(yàn)中所被處理的混配染料廢水而言，適宜的pH在6.0～8.0之間，投加質(zhì)量濃度為55.0～65.0mg/L；此時混凝劑對混配染料廢水COD的去除率可達(dá)50%以上。

[1] 呂彤，韓薇，吳贊敏，等. 兩性淀粉絮凝劑的合成及表征[J].科研開發(fā)，2007，（1）：21-24.

[2] 馬洪杰，喬瑞平，楊旭，等.木質(zhì)素基絮凝劑深度脫色處理染料溶液[J].環(huán)境工程，2009，27：124-127.

[3] 李小力，武朝軍，牟占軍，等.水溶性殼聚糖季銨鹽的制備工藝及絮凝性能研究[J].化工時刊，2009，（9）：34-40.

[4] 祝躍，郭蘭香，郭猛.陽離子聚丙烯酰胺污水絮凝劑[Z]. 中國，200910081906.X[C02F 1/56]. 2010-10-13.

[5] GB 11914-1989.水質(zhì)化學(xué)需氧量的測定重鉻酸鉀法[S].

Study on the Flocculating Properties of Amphoteric Starch Flocculant for Treating Printing and Dyeing Wastewater

SUN Lei
(Department of Environment Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073,China)

The essay makes research about treatment of Printing and dyeing wastewater by amphoteric starch as flocculant. It compares with different flocculants (Composite Flocculants of Poly Aluminum Chloride, Flocculant of Modified Lignin,Flocculant of quaternized chitosan and Polyacrylamide flocculant).It finds the influence of wastewater’s pH, Flocculant concentration to Flocculation performance. The results indicate that the flocculating property of amphoteric starch flocculant is better than those above mentioned flocculants; When its pH is 6.0-8.0 and mass concentration of amphoteric starch flocculant is 65 mg/L, the COD removal rate of wastewater could be up to 50%

Flocculant, Amphoteric Starch; Printing and Dyeing Wastewater

X791

A

1009－5160(2011)06－0048－03

孫磊（1981-），男，助理研究員，碩士，研究方向：絮凝相關(guān)理論及制造工藝.