亞麻廢紗制備纖維素基絮凝材料及其混凝工業(yè)廢水性能

陳冬芝， 楊曉剛， 陳艷霞， 劉 琳， 陳 彬， 崔科叢， 張 勇,3

(1. 浙江理工大學(xué)， 浙江 杭州 310018； 2. 天津市昌維生物科技有限公司， 天津 300300；3. 華南理工大學(xué) 制漿造紙工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣東 廣州 510640)

紡織印染、制漿造紙等工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)，同時也是用水大戶、工業(yè)廢水排放大戶，其廢水產(chǎn)生量大、成分復(fù)雜、色度大、水質(zhì)波動大，較難處理[1-2]。目前，吸附法[3]、混凝法、生物法[4]和電解法[5]等技術(shù)已被用于此類廢水處理，其中混凝法是被采用最廣泛的技術(shù)工藝。在混凝處理過程中，絮凝劑種類、性能和質(zhì)量優(yōu)劣是影響混凝效果的制約因素。已廣泛使用的化學(xué)合成類絮凝劑不可避免地存在環(huán)境二次污染的潛在威脅，生物基絮凝材料已成為未來研究和發(fā)展的趨勢[6]。

纖維素分子鏈上存在大量游離羥基(—OH)，易于功能化改性。鑒于亞麻廢紗的高纖維素含量，結(jié)合生物基絮凝材料已在不斷被開發(fā)利用的可行性[7]，可考慮將其作為制備纖維素基絮凝材料的原料，變廢為寶，減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，同時實(shí)現(xiàn)其混凝污泥的快速生物降解，具有重要的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。

本文以亞麻廢紗纖維素(FC)作為基礎(chǔ)原料，通過接枝聚丙烯酰胺(PAM)，優(yōu)化制備亞麻廢紗纖維素基絮凝材料(FC-g-PAM)，對其表觀形貌和化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析表征，考查其生物可降解性能，評價其混凝處理印染、造紙和機(jī)械加工3類典型工業(yè)廢水的性能。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

亞麻廢紗(纖維素含量72.6%，浙江明瑞亞麻紡織有限公司)；PAM(相對分子質(zhì)量1 000萬，化學(xué)純，佛山市江河化工有限公司)；乙醇(C2H5OH)、多聚磷酸鈉(分析純，南京化學(xué)試劑有限公司)；氫氧化鈉(NaOH)、尿素(Urea)、過硫酸銨(APS)、九水偏硅酸鈉等試劑(分析純，天津市科密歐試劑有限公司)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 FC提取

將亞麻廢紗剪至1 cm，置于50 mL去離子水中超聲處理3 min，將其取出置于105 ℃烘箱烘干至恒定質(zhì)量。配制質(zhì)量濃度為10 g/L的NaOH溶液，稱取30 g烘干亞麻廢紗，放入100 mL的燒杯中，加入配制好的60 mL NaOH溶液，在100 ℃條件下加熱60 min。將處理好的樣品用去離子水洗滌至中性，將洗滌好的亞麻廢紗放入105 ℃烘箱中烘干至恒定質(zhì)量。配制質(zhì)量濃度為15 g/L的NaOH、2 g/L的多聚磷酸鈉和1 g/L的九水偏硅酸鈉溶液，將烘干的亞麻廢紗取出放入100 mL燒杯中，分別取配制好的NaOH、多聚磷酸鈉和九水偏硅酸鈉溶液40、10、10 mL至燒杯中，在100 ℃條件下加熱120 min，取出置于60 mL質(zhì)量濃度為2 g/L硫酸溶液中攪拌10 min，去離子水洗滌至中性，將洗滌好的亞麻廢紗放入105 ℃烘箱中烘干至恒定質(zhì)量，得到從亞麻廢紗中提取的纖維素FC[8]，用于后續(xù)試驗(yàn)。

1.2.2 FC-g-PAM優(yōu)化制備

配制NaOH(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%)與Urea(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%)的混合溶液，置于-20 ℃條件下冷凍30 min[9]。配制一定濃度的引發(fā)劑APS溶液。取一定量FC倒入三口燒瓶中，取25 mL冷凍好的NaOH/Urea溶液倒入三口燒瓶，加入磁力攪拌器進(jìn)行攪拌，將其分散均勻。將三口燒瓶密封放入-20 ℃冷凍箱中120 min，置于水浴鍋中，裝好冷凝裝置，設(shè)置水浴鍋溫度，通入N230 min，加入一定量APS。上述過程進(jìn)行15 min后加入PAM，反應(yīng)一定時間即得到FC-g-PAM產(chǎn)物，部分用于混凝試驗(yàn)，部分裝入透析袋中，用去離子水洗滌至中性，放入105 ℃烘箱干燥至恒定質(zhì)量，用于各項(xiàng)表征。試驗(yàn)中的最佳反應(yīng)溫度、APS用量、PAM用量、FC質(zhì)量分?jǐn)?shù)通過正交試驗(yàn)優(yōu)化獲得。

1.3 測試方法

1.3.1 FC-g-PAM混凝模擬廢水

稱取500 mg高嶺土溶解于1 000 mL去離子水中，充分?jǐn)嚢柚练稚⒕鶆?，配?00 mg/L的高嶺土懸濁液。FC-g-PAM混凝過程：加入助凝劑在300 r/min轉(zhuǎn)速下攪拌3 min，加入FC-g-PAM在200 r/min轉(zhuǎn)速下攪拌8 min，靜置30 min，取其上清液測定水質(zhì)指標(biāo)。

1.3.2 FC接枝率和取代度計(jì)算

FC接枝率(GR)計(jì)算公式：

式中：mFC-g-PAM為FC-g-PAM絕干質(zhì)量，g；mFC為FC絕干質(zhì)量，g。

FC取代度(DS)計(jì)算：

配制質(zhì)量濃度為1 g/L的FC-g-PAM標(biāo)準(zhǔn)溶液，取5 mL于容量瓶中，加入一定量CuSO4溶液，用蒸餾水稀釋至刻度線。將上述溶液進(jìn)行紫外光譜掃描，計(jì)算消耗CuSO4溶液體積，得到FC的DS。

式中：B為每克FC-g-PAM消耗CuSO4量，mol/g；m為FC-g-PAM質(zhì)量，g；CCuSO4為CuSO4溶液的濃度，mol/L；VCuSO4為CuSO4溶液的體積，L。

1.3.3 FC-g-PAM分子結(jié)構(gòu)表征

紅外光譜(FT-IR)是研究分子結(jié)構(gòu)、表征和鑒別化學(xué)物質(zhì)的常用方法，可通過對材料結(jié)構(gòu)中的官能團(tuán)在紅外區(qū)域顯示的特征峰分析判斷材料的分子結(jié)構(gòu)[10]。將PAM、FC和FC-g-PAM通過溴化鉀壓片，采用NICOLET iS50傅里葉紅外光譜儀進(jìn)行FT-IR掃描，測定其FT-IR譜圖，掃描范圍為4 000～500 cm-1。

1.3.4 FC-g-PAM形貌觀察

稱取一定量的FC，采用-20 ℃NaOH/Urea混合溶液充分溶解，滴于硅片上，烘干后貼于導(dǎo)電膠上并記錄其位置。稱取一定量的FC和FC-g-PAM，不做溶解處理，直接貼于導(dǎo)電膠上并記錄其位置。對以上樣品表面鍍金，采用JEOL JSM-7610F場發(fā)射掃描電鏡觀察其表觀形貌變化情況。

1.3.5 FC-g-PAM元素測定

稱取一定量PAM、FC和FC-g-PAM，將其研磨成粉，通過Elementar Vario MACRO cube有機(jī)元素分析儀進(jìn)行元素定量分析。

1.3.6 FC-g-PAM結(jié)晶結(jié)構(gòu)表征

稱取一定量的FC和FC-g-PAM，采用Bruker D8 Advanced X射線粉末衍射儀分別對FC、溶解FC和FC-g-PAM進(jìn)行結(jié)晶結(jié)構(gòu)測試，掃描速度為2(°)/min、掃描角度在5°～45°之間。

1.3.7 FC-g-PAM熱性能測定

稱取一定量的FC和FC-g-PAM，采用NETZSCH TG209H熱重分析儀分別進(jìn)行熱重分析(TGA)。溫度范圍為50～600 ℃、升溫速率為20 ℃/min。

1.3.8 FC-g-PAM Zeta電位測定

Zeta電位即剪切面電位，又叫電動電位或電動電勢[11]。稱取一定量PAM、FC和FC-g-PAM溶于去離子水中，分別配制7杯500 mg/L樣品溶液，各自調(diào)節(jié)pH值至1、4、6、7、8、10和13，采用Malvern Zetasizer Nano-ZS90納米粒徑電位分析儀進(jìn)行Zeta電位測定。

1.3.9 FC-g-PAM生物可降解性能測定

通過測試樣品不同時間內(nèi)在土壤提取液中的降解率來考察其生物可降解性能。采集200 g新鮮土壤(來自浙江理工大學(xué)下沙校區(qū)校園內(nèi))，加入400 mL去離子水，在300 r/min條件下攪拌15 min，靜置7 d，取上清液，制成含微生物的土壤提取液，用于FC-g-PAM的生物可降解性能分析試驗(yàn)[12]。

稱取0.2 g PAM和FC-g-PAM，分別加入200 mL上述土壤提取液，在37 ℃培養(yǎng)箱中恒溫培養(yǎng)，定期取出，用無水乙醇洗滌后烘干稱量。通過測定PAM和FC-g-PAM質(zhì)量變化計(jì)算其降解率。

式中：D1為FC-g-PAM降解率，%；m1i為第i天殘留FC-g-PAM質(zhì)量，g；m0為原始FC-g-PAM質(zhì)量，g；D2為PAM降解率，%；m2i為第i天殘留PAM質(zhì)量，g；mPAM為原始PAM質(zhì)量，g。

1.3.10 FC-g-PAM混凝工業(yè)廢水性能測定

將制備的FC-g-PAM應(yīng)用于印染、造紙和機(jī)械加工廢水的混凝沉淀，測定其對3類典型工業(yè)廢水的混凝能力。測定廢水處理前后濁度、色度、懸浮物(SS)含量、化學(xué)需氧量(CODCr)和生化需氧量(BOD5)指標(biāo)，與商業(yè)PAM進(jìn)行混凝效果對比。

分別取100 mL印染、造紙和機(jī)械加工廢水，加入助凝劑在300 r/min轉(zhuǎn)速下攪拌3 min，加入2 mL FC-g-PAM在200 r/min轉(zhuǎn)速下攪拌8 min，靜置30 min，取上清液采用Turb 550型濁度儀測定3種工業(yè)廢水混凝處理前后的濁度變化。

取25 mL印染廢水于250 mL量筒中，靜置15 min，用光學(xué)純水稀釋至用目視比較與光學(xué)純水相比無法區(qū)分時，記錄稀釋的倍數(shù)值即為印染廢水的色度[13]。

分別取100 mL印染、造紙和機(jī)械加工廢水進(jìn)行抽濾。用去離子水洗滌3次并抽濾至痕量水分。將懸浮物及濾膜移入恒定質(zhì)量的稱量瓶，放入105 ℃真空烘箱中烘干至稱量瓶恒定質(zhì)量，SS質(zhì)量濃度計(jì)算公式如下：

式中：C為SS質(zhì)量濃度，mg/L；m1為SS、濾膜和稱量瓶總質(zhì)量，g；m2為濾膜和稱量瓶總質(zhì)量，g；V為廢水體積，mL。

通過COD測定儀采用重鉻酸鉀法測定印染、造紙和機(jī)械加工廢水混凝前后的CODCr。

通過BOD分析儀測定印染、造紙和機(jī)械加工廢水混凝前后的BOD5。

2 結(jié)果與討論

2.1 FC-g-PAM制備工藝分析

不同制備工藝會影響FC-g-PAM的分子結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響其混凝性能。在預(yù)試驗(yàn)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)4因素3水平正交試驗(yàn)，如表1所示。通過改變反應(yīng)溫度、APS和PAM用量、FC質(zhì)量分?jǐn)?shù)等條件，制備不同的FC-g-PAM產(chǎn)物。配制500 mg/L高嶺土溶液、100 mg/L助凝劑聚合氯化鋁(PAC)溶液。取100 mL高嶺土溶液，加入6 mL PAC溶液，快速攪拌3 min，加入2 mL FC-g-PAM溶液，慢速攪拌8 min，靜置30 min，取其上清液測其濁度，以濁度為衡量標(biāo)準(zhǔn)，獲得制備FC-g-PAM的最優(yōu)工藝。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表Tab.1 Factors and levels table of orthogonal experiment

根據(jù)正交試驗(yàn)表，每組試驗(yàn)制備3個平行樣、共9組樣品，完成混凝模擬廢水試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，對其進(jìn)行極差分析，可以看出：各因素的影響強(qiáng)弱順序?yàn)镃>A>D>B，即PAM用量>反應(yīng)溫度>FC質(zhì)量分?jǐn)?shù)>APS用量，PAM用量對制備FC-g-PAM影響最大。初步確定的優(yōu)化制備工藝為A3B3C1D3，即反應(yīng)溫度80 ℃、APS用量0.30 g/g、PAM用量0.25 g/g、FC質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%。

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與極差分析Tab.2 Design and range analysis of orthogonal experiment

在上述試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步確定其最優(yōu)制備工藝的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，制備FC-g-PAM。在相同條件下分別混凝處理模擬廢水(500 mg/L高嶺土溶液，濁度537 NTU)，取上清液測定其濁度分別為6.18、6.54、6.33 NTU，對應(yīng)平均濁度去除率為98.8%，混凝處理模擬廢水效果明顯。初步表明該優(yōu)化制備工藝可行，制備的FC-g-PAM混凝性能優(yōu)異、穩(wěn)定。

2.2 FC接枝率和取代度分析

將制備的FC-g-PAM裝入透析袋中，洗至中性，干燥、稱量，得到mFC-g-PAM為0.61 g，根據(jù)GR計(jì)算公式計(jì)算得到FC的GR：

圖1為FC-g-PAM和CuSO4混合溶液吸光度與CuSO4溶液體積關(guān)系圖。可看出：當(dāng)VCuSO4小于4 mL時，F(xiàn)C-g-PAM與CuSO4反應(yīng)后混合溶液吸光度隨VCuSO4增加而上升，且上升速率較快；當(dāng)VCuSO4大于4 mL時，F(xiàn)C-g-PAM與CuSO4反應(yīng)后混合溶液吸光度隨VCuSO4增加仍呈上升趨勢，但上升速率明顯減慢?？捎蒝CuSO4=4 mL計(jì)算得到FC的DS為1.61(其中B=5.33 mol/g)，表明PAM在FC分子上有較高的取代程度，更有利于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)FC-g-PAM的形成。

2.3 FC-g-PAM分子結(jié)構(gòu)分析

FC、PAM和FC-g-PAM的FT-IR譜圖如圖2所示?？梢钥闯觯篎C、PAM和FC-g-PAM在3 497 cm-1處均存在代表—O—H的伸縮振動峰、在2 970 cm-1處有代表—CH2—的伸縮振動峰；在FC紅外譜圖上1 150 cm-1處存在代表—C—O—C—的醚鍵峰[14]；在PAM紅外譜圖上1 650 cm-1處存在代表C═O的伸縮振動峰和N—H彎曲振動峰[15]；在FC-g-PAM紅外譜圖上1 655 cm-1處新出現(xiàn)了—CONH—酰胺基特征峰，說明FC大分子成功接枝PAM，形成FC-g-PAM。

此外，F(xiàn)C-g-PAM與FC的紅外譜圖相比，在1 459 cm-1處吸收峰強(qiáng)度大幅增加。主要因?yàn)镕C與PAM吸收峰重合；在1 150 cm-1處代表C—O—C的伸縮振動峰峰值變化，說明PAM是通過C—O—C連接在FC分子鏈上。

2.4 FC-g-PAM形貌分析

圖3為FC、溶解FC和FC-g-PAM的場發(fā)射電子顯微鏡(FESEM)照片。可看出：從亞麻廢紗提取的FC呈較為粗大的纖維狀，表面光滑、平整，細(xì)小纖維較少；溶解FC則呈現(xiàn)出非常明顯的結(jié)構(gòu)變化，鏈段之間呈分散狀，纖維表面疏松，這是由于纖維素分子內(nèi)部和分子間的氫鍵被打開，結(jié)晶區(qū)被破壞所致，纖維素分子鏈重新分散排布于溶液中； FC-g-PAM由于在FC分子鏈上接枝了PAM，表觀形貌發(fā)生了明顯變化，重新呈現(xiàn)出較為粗大的纖維狀，F(xiàn)C與PAM分子之前相互交織，初步呈現(xiàn)出網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。該表觀結(jié)構(gòu)變化有助于制備的FC-g-PAM在混凝沉淀工業(yè)廢水時通過網(wǎng)捕效應(yīng)捕獲更多污染物，混凝能力較商業(yè)PAM應(yīng)有提升。

2.5 FC-g-PAM元素分析

FC、PAM和FC-g-PAM的元素分析結(jié)果如圖4所示。

由圖4可看出：FC只含有C、H、O元素，含量分別為44.5%、6.17%和49.4%，不含N元素；PAM含有C、H、O、N元素，含量分別為50.7%、7.04%、22.5%、19.7%；FC-g-PAM相比于FC增加了N元素，說明在FC分子中成功引入了PAM，其C、H、O、N元素含量分別為45.6%、6.33%、44.4%、3.66%?；谠螰C、PAM和產(chǎn)品FC-g-PAM中N元素的含量計(jì)算得到FC的GR為22.8%，與質(zhì)量法測定的22.0%接近。

2.6 FC-g-PAM結(jié)晶結(jié)構(gòu)分析

材料的結(jié)晶度可根據(jù)XRD圖譜中衍射峰的強(qiáng)度和尖銳程度判斷，通過結(jié)晶度指數(shù)可獲得確定的數(shù)值。測試結(jié)果顯示：FC結(jié)晶度指數(shù)為72.8%，溶解FC結(jié)晶度下降至34.7%。這是因?yàn)镕C溶解過程中纖維素分子內(nèi)部和之間的氫鍵被打開，分子間結(jié)合力減弱，其超分子結(jié)構(gòu)被破壞，結(jié)晶區(qū)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，結(jié)晶度下降所致[16-17]。FC-g-PAM與溶解FC相比，結(jié)晶度重新上升至55.6%，初步判斷FC經(jīng)接枝聚合PAM形成FC-g-PAM，其部分分子結(jié)構(gòu)排列重新組合并進(jìn)一步規(guī)整，導(dǎo)致FC-g-PAM結(jié)晶度重新上升。

2.7 FC-g-PAM熱穩(wěn)定性能分析

通過在氮?dú)夥諊蟹治鯢C和FC-g-PAM的熱穩(wěn)定性，結(jié)果如圖5所示。可看出：FC和FC-g-PAM主要在300～500 ℃范圍內(nèi)熱分解。FC在300 ℃之前熱分解不到初始質(zhì)量10%，這部分質(zhì)量損失可能是在加熱過程中FC的自由水和結(jié)合水不斷減少引起的；在300～370 ℃范圍內(nèi)熱分解速率最快，質(zhì)量損失約為初始質(zhì)量70%，這部分質(zhì)量損失可能是在加熱過程中FC結(jié)晶區(qū)和無定型區(qū)分子炭化引起的；在370 ℃之后幾乎不再熱分解；FC在0～600 ℃范圍內(nèi)熱分解為初始質(zhì)量90%。FC-g-PAM在200～400 ℃范圍內(nèi)熱分解速率最快，但明顯低于FC在300～370 ℃范圍內(nèi)的熱分解速率。這是因?yàn)镕C分子接枝聚合PAM，炭化速率明顯減慢所致；在400 ℃之后熱分解速率大幅度降低；FC-g-PAM在0～600 ℃范圍內(nèi)熱分解為初始質(zhì)量60%，比FC降低30%。由此可見，在FC接枝聚合PAM形成FC-g-PAM，熱穩(wěn)定性較FC顯著提升，提高了FC-g-PAM在混凝廢水過程的耐熱穩(wěn)定性。

2.8 FC-g-PAM Zeta電位分析

圖6為FC、PAM和FC-g-PAM溶液的Zeta電位圖?？煽闯觯篎C、PAM和FC-g-PAM隨pH值上升，Zeta電位均呈下降趨勢。FC在pH值為5.2時出現(xiàn)等電點(diǎn)，pH值小于5.2時其Zeta電位呈現(xiàn)弱正電性，主要因?yàn)樵谳^強(qiáng)酸性條件下，溶液中H+濃度較高，引起FC分子鏈上部分羥基質(zhì)子化，呈現(xiàn)出弱正電性；當(dāng)pH值大于5.2時，隨著pH值不斷升高，溶液中OH-濃度不斷增大，引起FC分子鏈上羥基發(fā)生電離脫氫，呈現(xiàn)出負(fù)電性且不斷增大。PAM在pH值1～13范圍內(nèi)始終呈負(fù)電性，電荷密度隨pH值上升不斷增大。FC通過與PAM接枝聚合形成FC-g-PAM，由于PAM接枝于FC分子側(cè)鏈，發(fā)生部分取代，二者所帶表面電荷產(chǎn)生累加，導(dǎo)致其表面電荷密度增大，且在pH值1～13范圍內(nèi)始終呈負(fù)電性，Zeta電位隨pH值上升不斷增大。通過FC與PAM的接枝聚合，F(xiàn)C-g-PAM分子量增大、電荷密度升高，均十分有利于其作為絮凝材料應(yīng)用于工業(yè)廢水的混凝過程[18]。

2.9 FC-g-PAM生物可降解性能分析

圖7示出商業(yè)PAM和制備的FC-g-PAM在相同條件的土壤提取液中降解90 d生物降解率對比?？梢钥闯觯篎C-g-PAM在前30 d生物降解速率較快，30 d后開始減慢；5 d生物降解率即達(dá)19.3%，30 d生物降解率為56.8%，90 d生物降解率達(dá)到68.5%；商業(yè)PAM在90 d時間區(qū)間內(nèi)生物降解速率呈緩慢增長，90 d生物降解率為18.1%。說明FC-g-PAM由于分子結(jié)構(gòu)中存在大量生物可降解的FC成分，其環(huán)境友好性較商業(yè)PAM顯著提升，經(jīng)過混凝處理有望減少混凝污泥的環(huán)境二次污染問題。

2.10 FC-g-PAM混凝工業(yè)廢水性能分析

2.10.1 FC-g-PAM混凝印染廢水性能

將制備的FC-g-PAM和商業(yè)PAM應(yīng)用于印染廢水的混凝處理，對處理前后廢水的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行對比，結(jié)果如表3所示。

表3 印染廢水混凝處理前后水質(zhì)變化Tab.3 Water quality changes of dyeing wastewater before and after flocculation treatment

由表3可看出：印染廢水經(jīng)FC-g-PAM混凝處理后濁度、色度、SS質(zhì)量濃度、CODCr和BOD5均下降明顯，混凝效果優(yōu)于商業(yè)PAM。

2.10.2 FC-g-PAM混凝造紙廢水性能

將制備的FC-g-PAM和商業(yè)PAM應(yīng)用于造紙廢水的混凝處理，對處理前后廢水的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行對比，結(jié)果如表4所示。

表4 造紙廢水混凝處理前后水質(zhì)變化Tab.4 Water quality changes of papermaking wastewater before and after flocculation treatment

由表4可看出：造紙廢水經(jīng)FC-g-PAM混凝處理后濁度、SS質(zhì)量濃度、CODCr和BOD5下降明顯，混凝效果優(yōu)于商業(yè)PAM。

2.10.3 FC-g-PAM混凝機(jī)械廢水性能

將制備的FC-g-PAM和商業(yè)PAM應(yīng)用于對機(jī)械加工廢水的混凝處理，對處理前后廢水水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行對比，結(jié)果如表5所示。

表5 機(jī)械加工廢水混凝處理前后水質(zhì)變化Tab.5 Water quality changes of mechanical processingwastewater before and after flocculation treatment

由表5可看出：機(jī)械加工廢水經(jīng)FC-g-PAM混凝處理后經(jīng)FC-g-PAM混凝處理后濁度、SS質(zhì)量濃度、CODCr和BOD5均下降明顯，混凝效果優(yōu)于商業(yè)PAM。

3 結(jié) 論

1)優(yōu)化制備的亞麻廢紗纖維素基絮凝材料(FC-g-PAM)的接支率和取代度分別可達(dá)到22.0%和1.61，混凝性能優(yōu)異穩(wěn)定，模擬廢水濁度去除率達(dá)到98.8%，熱穩(wěn)定性能優(yōu)于FC，90 d生物降解率為68.5%，環(huán)境友好性較商業(yè)PAM顯著提升。

2)將FC-g-PAM應(yīng)用于印染廢水的混凝處理，結(jié)果表明：印染廢水初始濁度為820 NTU、色度為1 700倍、懸浮物質(zhì)量濃度為1 510 mg/L、CODCr值為614 mg/L、BOD5值為227 mg/L；經(jīng)FC-g-PAM混凝處理后濁度為17 NTU、色度為126倍、懸浮物質(zhì)量濃度為36 mg/L、CODCr值為372 mg/L、BOD5值為132 mg/L，混凝效果優(yōu)于商業(yè)PAM。

3)將FC-g-PAM應(yīng)用于造紙和機(jī)械加工廢水的混凝處理，結(jié)果表明FC-g-PAM對造紙和機(jī)械加工廢水也均具有較強(qiáng)的混凝能力。