膠原多肽基表面活性劑對廢水中Cu(Ⅱ)的沉淀浮選性能

周生鵬，霍文凱，王茹，廖學(xué)品,，石碧

?

膠原多肽基表面活性劑對廢水中Cu(Ⅱ)的沉淀浮選性能

周生鵬1，霍文凱2，王茹1，廖學(xué)品1,2，石碧2

（1四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，四川 成都 610065；2四川大學(xué)制革清潔技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610065）

以低濃度Cu2+水溶液模擬重金屬離子廢水，研究了膠原多肽基表面活性劑（陰離子型CBS和陽離子型C-CBS）對重金屬離子廢水的沉淀浮選性能。通過單因素實(shí)驗(yàn)考察了pH、氣速、表面活性劑質(zhì)量濃度、氣浮時(shí)間、Cu2+初始濃度等因素對廢水中Cu2+沉淀浮選效果的影響。結(jié)果表明，CBS和C-CBS均適用于在堿性條件下對金屬離子廢水進(jìn)行沉淀浮選，Cu2+的去除率達(dá)到90%左右；且隨著氣速的升高，Cu2+的去除率增加而后趨于不變；隨著表面活性劑用量的增加，對CBS，Cu2+的去除率增加，而對C-CBS，Cu2+的去除率反而下降；隨氣浮時(shí)間延長，Cu2+去除率逐漸增加而后趨于不變。研究表明，膠原多肽基表面活性劑可用于重金屬離子廢水的沉淀浮選。

膠原多肽；表面活性劑；Cu2+廢水；沉淀；浮選

引 言

隨著電鍍、采礦、化肥、制革、電池和造紙等行業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的含重金屬廢水直接或者間接被排放到環(huán)境當(dāng)中。重金屬不可生物降解，只能以不同的形態(tài)在自然界和生物體間傳遞或貯存，且大多數(shù)重金屬有毒或具致癌性。因此，重金屬污染會(huì)對人體健康和環(huán)境安全產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響[1]。

氣浮法是處理低濃度重金屬離子廢水的主要方法之一，具有較高的捕集能力和選擇性、富集比高、設(shè)備簡單、工藝操作靈活等優(yōu)勢[2-3]。然而，氣浮操作過程中通常會(huì)用到表面活性劑以起到捕收或起泡的作用，氣浮完成后會(huì)有部分表面活性劑殘存于水體中，從而對環(huán)境造成一定的污染[4-5]。因此，對環(huán)境友好、無污染、可生物降解性好的表面活性劑的研制以及應(yīng)用開發(fā)是氣浮技術(shù)研究與發(fā)展的重要方向之一[6]。

本課題組在前期研究中發(fā)現(xiàn)，將廢棄革屑（俗稱廢皮渣）水解可得到分子量較小的膠原多肽，且對膠原多肽進(jìn)行化學(xué)修飾后所得膠原多肽基表面活性劑表現(xiàn)出了優(yōu)異的表面性能和良好的生物降解性能[7-8]。此前已將膠原多肽基表面活性劑（CBS）成功用于染料廢水的泡沫分離，且其表現(xiàn)出了良好的泡沫分離性能[9]。在此基礎(chǔ)上，本文又新合成了陽離子型的膠原多肽基表面活性劑（C-CBS），且為拓展膠原多肽基表面活性劑在環(huán)保工程領(lǐng)域中的應(yīng)用，研究了 CBS和C-CBS對廢水中重金屬離子的沉淀浮選性能。本文以Cu2+溶液為模擬重金屬廢水，通過pH、氣速、濃度、氣浮時(shí)間、Cu2+初始濃度等影響因素研究，考察了膠原多肽基表面活性劑對廢水中Cu2+的沉淀浮選性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

片硝皮豬皮屑（制革廠）；Alcalase-2.5 L酶（550000 U·ml-1，諾維信有限公司）；硝酸銅（Cu(NO3)2·3H2O，成都金山化學(xué)試劑有限公司）；ICP分析用Cu元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；油酰氯（阿拉丁試劑有限公司）；,-二甲基十二烷基胺（西亞試劑）；環(huán)氧氯丙烷（天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）；氫氧化鈉等其他試劑均為分析純。

ICP-AES電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（美國PerkinElmer公司）；LGJ-12冷凍干燥機(jī)（北京松源華興科技發(fā)展有限公司）。

1.2 膠原多肽基表面活性劑的制備及其物理化學(xué)性質(zhì)

1.2.1 膠原多肽基表面活性劑的制備

按照文獻(xiàn)[10]所介紹的方法制備膠原多肽，所得膠原多肽的平均分子量為3000～5000。

（1）CBS的制備

（2）C-CBS的制備[11-12]

通過活性中間體環(huán)氧丙基二甲基十二烷基氯化銨的環(huán)氧基團(tuán)與膠原多肽的NH2反應(yīng)能夠合成陽離子型的膠原多肽基表面活性劑（C-CBS）。

環(huán)氧丙基二甲基十二烷基氯化銨的合成：在裝有N2保護(hù)裝置、溫度計(jì)、回流冷凝管和攪拌器的四口燒瓶中，加入,-二甲基十二烷基胺，控制反應(yīng)溫度50℃，待達(dá)到反應(yīng)溫度后，緩慢滴加環(huán)氧氯丙烷和無水乙醇混合液，滴加完畢后，保持溫度反應(yīng)5 h后停止反應(yīng)，降至室溫，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，用無水乙醚洗脫以除去未反應(yīng)物質(zhì)，真空干燥24 h，得淡黃色膏狀產(chǎn)物。環(huán)氧氯丙烷/,-二甲基十二烷基胺摩爾比為1.2:1，無水乙醇用量為20%（質(zhì)量）。

C-CBS優(yōu)化的合成過程為：取100 ml濃度為100 g·L-1的膠原多肽液置于250 ml三口瓶中，控制反應(yīng)溫度50℃，待達(dá)到反應(yīng)溫度后，將5 g環(huán)氧丙基二甲基十二烷基氯化銨用適量水溶解，滴加至反應(yīng)瓶中，反應(yīng)過程中調(diào)節(jié)pH使其維持在10左右，保持溫度反應(yīng)5 h后停止反應(yīng)，降至室溫，冷凍干燥得陽離子型膠原多肽基表面活性劑C-CBS，干燥貯存。

1.2.2 膠原多肽基表面活性劑的表面性質(zhì)

將膠原多肽基表面活性劑CBS和C-CBS分別配制成一定濃度梯度的水溶液（W，g·L-1），用OCAH 200測定儀測定其在各濃度下溶液的表面張力（，mN·m-1），并依據(jù)表面張力隨CBS和C-CBS濃度的變化（-lgW）作圖，進(jìn)而可分別計(jì)算出CBS和C-CBS的臨界膠束濃度（CMC）、CMC下的表面張力（CMC）以及使溶液的表面張力降低20 mN·m-1所需表面活性劑的濃度（20）和p20值（p20-lg20）。并以去離子脫氣水作為空白，于25℃條件下進(jìn)行測試[7]。

1.2.3 膠原多肽基表面活性劑發(fā)泡性及泡沫穩(wěn)定性

配制濃度為5 g·L-1待測樣品溶液100 ml，置于40℃水浴恒溫30 min。而后取15 ml（i）樣品溶液加到容量為100 ml的具塞量筒中，上下劇烈搖動(dòng)10次后水平放置，立刻記錄泡沫體積（a），室溫靜置30 min再記錄泡沫體積（b），依式（1）和式（2）計(jì)算待測樣品的發(fā)泡力（foam capacity，F(xiàn)C）及泡沫穩(wěn)定性（foam stability，F(xiàn)S）[7]。

1.2.4 等電點(diǎn)分析

將樣品配制成0.5 mg·ml-1溶液，于25℃平衡3 min后測定其于不同pH下的zeta電位，從而測定CBS及C-CBS的等電點(diǎn)。

1.3 膠原多肽基表面活性劑對Cu2+的沉淀浮選性能研究

1.3.1 實(shí)驗(yàn)方法

配制一定濃度的Cu2+水溶液，調(diào)節(jié)至適當(dāng)pH攪拌5 min后加入表面活性劑再攪拌5 min，將其倒入浮選柱，通N2氣產(chǎn)生氣泡。考察溶液pH、氣速、表面活性劑質(zhì)量濃度、氣浮時(shí)間和Cu2+初始濃度等因素對廢水中Cu2+的沉淀浮選性能?；緦?shí)驗(yàn)條件如下：Cu2+初始濃度為10 mg·L-1，浮選pH為10，氣速為4.72×10-2m·min-1，CBS用量為100 mg·L-1，C-CBS用量為50 mg·L-1，浮選時(shí)間為5 min，泡沫相與液相高度比（F/L）約為0.77。

沉淀浮選分離裝置如圖1所示。氣浮柱（自制）內(nèi)徑為30 mm，柱高0.5 m，底部裝有氣體分布器[9]。

圖1 浮選裝置示意圖

1.3.2 分析方法

將浮選后的水樣消解處理后，采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定銅離子濃度，并計(jì)算去除率[13]。

式中，0，C分別為Cu2+的初始濃度和時(shí)間時(shí)的濃度，mg·L-1；0，V分別為溶液的初始體積和時(shí)間時(shí)的體積，ml。

2 結(jié)果與討論

2.1 CBS和C-CBS的表面性質(zhì)和等電點(diǎn)

表1給出了CBS和C-CBS的表面性質(zhì)和等電點(diǎn)數(shù)據(jù)參數(shù)。其中，p20作為CMC和CMC的綜合指標(biāo)，常用于評價(jià)表面活性劑的吸附效率。通常認(rèn)為，表面活性劑的p20的值越大，表明其吸附效率越高；而表面活性劑的CMC和CMC的值越小，則表明其吸附效能越高[9]。從表1可見，CBS和C-CBS都具有較高的p20值（SDS和SDBS的p20值分別為0.38和0.21[8,14]），即其具有較高的表面吸附效率。C-CBS的CMC值較CBS略低，其CMC值也相對較低，發(fā)泡力和泡沫穩(wěn)定性更高，表明其具有更好的表面活性。此外，CBS等電點(diǎn)為3.81，為陰離子型，而C-CBS等電點(diǎn)為7.58，為陽離子型，兩者在合適的濃度下，其起泡性和泡沫穩(wěn)定性均滿足用于浮選的要求。綜上可得，膠原多肽基表面活性劑具有良好的表面性質(zhì)，這是其可用作浮選劑的基礎(chǔ)。

表1 CBS和C-CBS的表面性質(zhì)和等電點(diǎn)

Note: p-lg20,20representing the concentration required to lower the surface tension of water by 20 mN·m-1.

同時(shí)，由于膠原多肽來自制革固體廢棄物，膠原多肽基表面活性劑的生產(chǎn)成本低，完全能夠滿足實(shí)際廢水處理過程對成本的要求。

2.2 CBS和C-CBS對Cu2+廢水的沉淀浮選原理

沉淀浮選是先用沉淀劑將溶液中的金屬離子轉(zhuǎn)化為沉淀物，沉淀物與氣泡碰撞通過物理和化學(xué)作用發(fā)生黏附而上浮，從而去除或回收溶液中的金屬離子[2-3,15]。

本文通過調(diào)節(jié)溶液的pH使Cu2+轉(zhuǎn)化為沉淀物，加入表面活性劑且通氣后產(chǎn)生氣泡，沉淀物被氣泡吸附并上浮，從而與溶液主體分開而完成分離。CBS和C-CBS對Cu2+的沉淀浮選原理如圖2所示。

圖2 CBS和C-CBS對Cu2+的沉淀浮選原理

2.3 pH對Cu2+去除率的影響

圖3中，使用CBS和C-CBS作為浮選劑時(shí)，Cu2+去除率均能達(dá)到90%左右。但是，CBS和C-CBS表現(xiàn)出了不同的浮選行為。

圖3 pH對Cu2+去除率的影響

圖4 Cu2+在不同pH下主要存在形態(tài)分布（由Visual Minteq 軟件計(jì)算）

同時(shí)，由表1可知，CBS等電點(diǎn)為3.81，為陰離子型；而C-CBS等電點(diǎn)為7.58，為陽離子型。因兩者結(jié)構(gòu)上的差異，使其具有不同的表面性能，從而導(dǎo)致其表現(xiàn)出了不同的浮選行為。

2.4 氣速對Cu2+去除率的影響

圖5 氣速對Cu2+去除率的影響

隨氣速增大，單位時(shí)間內(nèi)單位面積上所產(chǎn)生的氣泡數(shù)量增加，使總的傳質(zhì)面積增大，且此時(shí)氣泡與沉淀物的有效碰撞增加，從而使Cu2+去除率逐漸增大。故氣流量能滿足產(chǎn)生足夠氣泡且不產(chǎn)生激烈攪動(dòng)，即可得到較好的浮選效果[18]。

2.5 CBS和C-CBS用量對Cu2+去除率的影響

由圖6可知，CBS在40～90 mg·L-1用量范圍內(nèi)，隨著CBS用量的增大，Cu2+去除率不斷上升；再增大其用量，Cu2+去除率基本保持不變。這是因?yàn)镃BS除了與沉淀物結(jié)合增大其疏水性使其易于浮選外，還需形成穩(wěn)定的氣泡，其用量對Cu2+去除率的影響較大。隨CBS用量的增大，形成的氣泡數(shù)量相應(yīng)增加，且氣泡與沉淀物間碰撞黏附的概率增大，使總的表面吸附量增加，從而使Cu2+去除率得以逐漸提高。但隨著CBS用量的繼續(xù)增大，因Cu2+的沉淀物的總量并沒有增加，Cu2+去除率不再提高[21]。

圖6 CBS和C-CBS用量對Cu2+去除率的影響

對C-CBS，由于其表面活性較CBS高（表1所示），在較低的用量下就能達(dá)到較好的沉淀浮選效率。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)其用量僅為50 mg·L-1時(shí)，Cu2+的去除率接近90%。但正是由于C-CBS表面活性較強(qiáng)，當(dāng)進(jìn)一步增大其用量時(shí)發(fā)現(xiàn)雖然體系的起泡性增強(qiáng)，但整個(gè)泡沫分離體系產(chǎn)生劇烈擾動(dòng)，泡沫的返混程度增大，這就導(dǎo)致Cu2+的去除率降低。同時(shí)，過量的具有高表面活性的C-CBS可將部分沉淀物保留在溶液中，并與沉淀物爭奪有效的氣液界面，致使Cu2+的去除率下降[22-23]。

2.6 氣浮時(shí)間對Cu2+去除率的影響

由圖7可見， CBS和C-CBS的沉淀浮選速率很快，且Cu2+的最終去除率均接近90%。

圖7 氣浮時(shí)間對Cu2+去除率的影響

使用CBS時(shí)沉淀浮選5 min就完成了，而使用C-CBS時(shí)2 min就基本完成了。這是因?yàn)镃-CBS表面活性較CBS強(qiáng)，使得沉淀物能迅速與氣泡黏附而被浮選，因此浮選速度更快。由圖7可知，對于CBS，在前5 min范圍內(nèi)，Cu2+的去除率隨氣浮時(shí)間的進(jìn)行大幅升高，繼續(xù)延長氣浮時(shí)間，其去除率緩慢增大而后趨于不變；而對于C-CBS，在前2 min內(nèi)，Cu2+的去除率隨氣浮時(shí)間的進(jìn)行大幅升高，隨浮選時(shí)間延長，其去除率緩慢增大而后趨于不變。這是因?yàn)殚_始浮選時(shí)，氣泡與沉淀物碰撞概率大，大部分沉淀物隨氣泡快速上浮，隨浮選時(shí)間延長較難浮選顆粒逐漸被浮選，從而使得開始時(shí)去除率上升較快，而后趨于緩慢。

2.7 Cu2+初始濃度對去除率的影響

由圖8可知，Cu2+的去除率隨其初始濃度的增加呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。且當(dāng)Cu2+濃度超過某定值后，其去除率大幅降低。

圖8 Cu2+初始濃度對去除率的影響

低Cu2+濃度下的去除率略低，這可能與Cu2+沉淀物的溶度積有關(guān)（即沉淀浮選能達(dá)到的最小金屬離子濃度）。隨著Cu2+濃度的增大，其去除率隨之增大；進(jìn)一步增大Cu2+的濃度，因氣泡表面的吸附量逐漸趨于平衡，此時(shí)去除率不再提高；繼續(xù)增大Cu2+的濃度，因表面活性劑濃度不足，難以產(chǎn)生穩(wěn)定氣泡，致使去除率不斷降低[24]。

2.8 CBS和C-CBS與其他表面活性劑沉淀浮選性能對比

CBS、SDS（十二烷基硫酸鈉）和SDBS（十二烷基苯磺酸鈉）用量均為100 mg·L-1，其他實(shí)驗(yàn)條件均一致的條件下，對比了3種陰離子表面活性劑對Cu2+的沉淀浮選性能。

C-CBS、CTAB （十六烷基三甲基溴化銨）和CTAC（十六烷基三甲基氯化銨）用量均為50 mg·L-1，其他實(shí)驗(yàn)條件均一致的條件下，對比了3種陽離子表面活性劑對Cu2+的沉淀浮選性能。

由圖9可知，陰離子表面活性劑均可有效去除廢水中的Cu2+，且當(dāng)用SDS時(shí)，對Cu2+的去除率相對最大，CBS對Cu2+的去除率略低于SDS，但和SDBS效果相當(dāng)；而對于陽離子表面活性劑，僅當(dāng)用C-CBS時(shí)，Cu2+的去除率相對較高，而用CTAB和CTAC時(shí)的浮選效果很差。

圖9 表面活性劑對Cu2+去除率的影響

一般情況下，金屬離子在溶液中的形態(tài)決定其可被浮選時(shí)所用表面活性劑的類型。對于Cu2+的沉淀浮選，低pH范圍（pH＜10）內(nèi)多采用陰離子型的表面活性劑，較少采用陽離子型的表面活性劑。這是因?yàn)殛栯x子型的表面活性劑只含陽離子基團(tuán)（帶正電荷），在低pH范圍內(nèi)難以與Cu2+沉淀物結(jié)合，較適用于更高pH（pH＞10）條件下的浮選[16]，因?yàn)楦遬H條件下，部分Cu2+沉淀物將轉(zhuǎn)化為和等陰離子，從而易于與陽離子型表面活性劑結(jié)合。而C-CBS分子結(jié)構(gòu)中還含有COOH等基團(tuán)，屬于弱陽離子型的表面活性劑，仍具有陰離子型表面活性劑的特點(diǎn)。因此，C-CBS比CTAB和CTAC的沉淀浮選效率高得多。以上結(jié)果表明，CBS和C-CBS均可替代SDS和SDBS等常用表面活性劑用于含Cu2+廢水的沉淀浮選。

3 結(jié) 論

（1）CBS和C-CBS均表現(xiàn)出優(yōu)異的表面性能，且其具有較好的起泡能力、泡沫穩(wěn)定性及可生物降解性，CBS和C-CBS均可用于含Cu2+廢水的沉淀浮選。

（2）CBS和C-CBS分別為陰離子型和陽離子型表面活性劑，因兩者分子結(jié)構(gòu)上的差異，使其具有不同的表面性能。因此，當(dāng)CBS和C-CBS用于金屬離子的沉淀浮選時(shí)表現(xiàn)出不同的浮選性能。

（3）為拓展CBS和C-CBS在環(huán)保工程領(lǐng)域中的應(yīng)用，應(yīng)進(jìn)一步研究它們在其他重金屬離子廢水及染料廢水處理中的應(yīng)用性能以及CBS和C-CBS結(jié)構(gòu)與性能的構(gòu)效關(guān)系。

符 號 說 明

Ct——浮選時(shí)間t時(shí)Cu2+濃度，mg·L-1 C0——浮選前Cu2+濃度，mg·L-1 FC ——發(fā)泡力，% FS ——泡沫穩(wěn)定性，% R——對Cu2+去除率，% Va——0 min時(shí)的泡沫體積，ml Vb——30 min時(shí)的泡沫體積，ml Vi——發(fā)泡性分析取用溶液體積，ml Vt——溶液在時(shí)間t時(shí)的體積，ml V0——溶液的初始體積，ml

References

[1] FU F, WANG Q. Removal of heavy metal ions from wastewaters: a review [J]. Journal of Environmental Management, 2011, 92 (3): 407-418.

[2] 張涇生. 現(xiàn)代選礦技術(shù)手冊(第2冊): 浮選與化學(xué)選礦 [M]. 北京: 冶金工業(yè)出版社, 2011.
ZHANG J S. The Modern Dressing Technical Manual (2): Flotation and Chemical Ore Dressing [M]. Beijing: Metallurgical Industry Press, 2011.

[3] 戴文燦, 孫水裕, 陳濤. 沉淀浮選法處理電鍍廢水的試驗(yàn)研究 [J]. 有色金屬：選礦部分, 2009, (5): 17-20.
DAI W C, SUN S Y, CHEN T. Experimental study on using precipitation flotation process to treat electroplating wastewater [J]. Nonferrous Metals: Mineral Processing Section, 2009, (5): 17-20.

[4] 陳莉娥, 周興求, 伍健東. 表面活性劑廢水的危害及處理技術(shù) [J]. 工業(yè)水處理, 2003, 23 (10): 12-16.
CHEN L E, ZHOU X Q, WU J D. Harmfulness surfactant wastewater and its treatment techniques [J]. Industrial Water Treatment, 2003, 23 (10): 12-16.

[5] 王寶輝, 張學(xué)佳, 紀(jì)巍, 等. 表面活性劑環(huán)境危害性分析 [J]. 化工進(jìn)展, 2007, 26 (9): 1263-1268.
WANG B H, ZHANG X J, JI W,. Hazard analysis of surfactants in ecosystem [J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2007, 26 (9): 1263-1268.

[6] 周素蕾, 王紅武, 馬魯銘. 生物表面活性劑及其在環(huán)境工程中的應(yīng)用 [J]. 水處理技術(shù), 2009, 32 (11): 33-36.
ZHOU S L, WANG H W, MA L M. Application progress of biosurfactant in environment engineering [J]. Technology of Water Treatment, 2009, 32 (11): 33-36.

[7] CHI Y L, ZHANG Q X, LIAO X P,. Physicochemical properties and surface activities of collagen hydrolysate-based surfactants with varied oleoyl group grafting degree [J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2014, 53 (20): 8501-8508.

[8] 遲原龍, 崔敏, 楊倩, 等. 膠原多肽基表面活性劑的表面特性和生物降解性研究 [J]. 中國皮革, 2012, 41 (11): 37-41.
CHI Y L, CUI M, YANG Q,. Surface property and biodegradation of collagen-peptide based surfactant [J]. China Leather, 2012, 41 (11): 37-41.

[9] 周生鵬, 唐奕, 廖學(xué)品, 等. 膠原多肽基表面活性劑對染料廢水的泡沫分離性能 [J]. 化工學(xué)報(bào), 2015,66 (11): 4494-4500.
ZHOU S P, TANG Y, LIAO X P,. Foam separation behaviors of collagen-peptide based surfactant for treatment of dye wastewater [J]. CIESC Journal, 2015, 66 (11): 4494-4500.

[10] 遲原龍, 崔敏, 廖學(xué)品, 等. 膠原多肽基表面活性劑合成工藝的優(yōu)化 [J]. 中國皮革, 2012, 40 (23): 8-11.
CHI Y L, CUI M, LIAO X P,. Optimization of reaction parameters for synthesis of collagen-peptide based surfactant [J]. China Leather, 2012, 40 (23): 8-11.

[11] LIU Y M, CUI X, HAO C M,. Modified gelatin with quaternary ammonium salts containing epoxide groups [J]. Chinese Chemical Letters, 2014, 25 (8): 1193-1197.

[12] LIU Y M, XU J, CUI Y Q,. Synthesis, surface properties, and antibacterial activity of quaternary ammonium salts containing epoxide group [J]. Journal of Dispersion Science & Technology, 2014, 35 (10): 1460-1467.

[13] WANG Y, WU Z L, LU K,. Study on technology of simultaneous removal of copper ion and crystal violet in aqueous solution by foam separation [J]. Separation Science & Technology, 2011, 46 (7): 1200-1204.

[14] 遲原龍. 酶法水解制革廢皮屑制備膠原多肽基表面活性劑 [D]. 成都: 四川大學(xué), 2012.
CHI Y L. Preparation of collagen peptide based surfactant using enzymatic hydrolysates of tannery skin wastes [D]. Chengdu: Sichuan University, 2012.

[15] SHAMMAS N K, BENNETT G F. Principles of air flotation technology [M]//Flotation Technology. Humana Press, 2010:1-47.

[16] POLAT H, ERDOGAN D. Heavy metal removal from waste waters by ion flotation [J]. Journal of Hazardous Materials, 2007, 148 (1/2): 267-273.

[17] 周志良, 薛玉蘭, 陳藎. 氫氧化銅沉淀浮選中十二烷基硫酸鈉作用機(jī)理的研究 [J]. 有色金屬工程, 1986, 38 (3): 16-20.
ZHOU Z L,XUE Y L,CHEN J. Study of the action mechanism of sodium dodecyl sulfate in copper hydroxide precipitation flotation [J]. Nonferrous Metals, 1986, 38 (3): 16-20.

[18] 朱龍, 王德全, 張立眾. 用浮選法處理電解鎳廢水的研究 [J]. 工業(yè)水處理, 1991,11 (3): 21-23.
ZHU L ,WANG D Q, ZHANG L Z. Study on the treatment of electrolytic nickel wastewater by flotation process [J]. Industrial Water Treatment, 1991, 11 (3): 21-23.

[19] 孟佑婷, 袁興中, 曾光明, 等. 生物表面活性劑茶皂素離子浮選去除廢水中鎘離子 [J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2005, 25 (8): 1029-1033.
MENG Y T, YUAN X Z, ZENG G M,. Removal of cadmium from wastewater with plant-derived biosurfactant tea saponin by ion flotation [J] . Acta Scientiae Circumstantiae, 2005, 25 (8): 1029-1033.

[20] 朱錫海. 用LC-Ⅰ型氣浮劑氣浮法處理重金屬廢水的研究 [J]. 水處理技術(shù), 1985,11 (4): 61-64.
ZHU X H. Study on the treatment of heavy ions wastewater by flotation [J]. Technology of Water Treatment, 1985,11 (4): 61-64.

[21] SOLIMAN M A, RASHAD G M, MAHMOUD M R. Fast and efficient cesium removal from simulated radioactive liquid waste by an isotope dilution-precipitate flotation process [J]. Chemical Engineering Journal, 2015, 275:342-350.

[22] 宋偉光, 吳兆亮, 盧珂, 等. 泡沫分離除去水溶液中微量硫酸銅 [J]. 高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào), 2009, 23 (6): 1069-1074.
SONG W G, WU Z L, LU K,. Removal of trace CuSO4from aqueous solution by foam fractionation [J]. Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities, 2009, 23 (6): 1069-1074.

[23] 孫兆申, 董紅星, 相玉琳, 等. 共沉淀泡沫分離法去除水中低含量鈷離子的研究 [J]. 應(yīng)用科技, 2007, 34 (3): 61-63.
SUN Z S, DONG H X, XIANG Y L,. Removal of low content cobalt ion in water using precipitation foam separation [J]. Applied Science and Technology, 2007, 34 (3): 61-63.

[24] 董紅星, 孫兆申, 裴建, 等. 鐵鹽共沉淀泡沫分離法去除水中鉻離子 [J]. 化工學(xué)報(bào), 2006, 57 (9): 2116-2122.
DONG H X, SUN Z S, PEI J,. Removal of chromium ion from water by using ferrous coprecipitation foam separation [J]. Journal of Chemical Industry and Engineering (China), 2006, 57 (9): 2116-2122.

Precipitation flotation behavior of collagen-peptide based surfactants for Cu(Ⅱ) ions in wastewater

ZHOU Shengpeng1, HUO Wenkai2, WANG Ru1, LIAO Xuepin1,2, SHI Bi2

(1College of Chemical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, Sichuan, China;2National Engineering Laboratory for Clean Technology of Leather Manufacture, Sichuan University, Chengdu 610065, Sichuan, China)

Precipitation flotation behaviors of the collagen-peptide based surfactants (anionic CBS and cationic C-CBS) for removal of heavy mental ions in wastewater were studied using low concentration of Cu2+aqueous solution as simulated wastewater containing heavy metal ions. Factors of wastewater pH, gas velocity, mass concentration of surfactant, flotation time, and initial Cu2+concentration were investigated thoroughly on efficacy of the Cu2+removal. Both CBS and C-CBS surfactants exhibited good performance at alkaline condition, which around 90% Cu2+were removed. With increase in mass concentration of surfactants, the Cu2+removal was increased using CBS whereas it was decreased using C-CBS. When the gas velocity or flotation time was increased, the Cu2+removal was enhanced initially and then plateaued afterwards. These results suggested that the collagen-peptide based surfactants can be used in the precipitation flotation for the removal of heavy mental ions in wastewater.

collagen-peptide; surfactants; Cu2+waste water; precipitation; flotation

X 705；X 703

10.11949/j.issn.0438-1157.20160282

國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2011AA06A108)。

date: 2016-03-10.

Prof. LIAO Xuepin, xpliao@scu.edu.cn

supported by the National High Technology Research and Development Program of China (2011AA06A108).

A

0438—1157（2016）09—3872—07

2016-03-10收到初稿，2016-04-24收到修改稿。

聯(lián)系人：廖學(xué)品。第一作者：周生鵬（1991—），男，碩士研究生。