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      變性淀粉廢水利用微電解芬頓處理

      時間:2017-12-09

      變性淀粉廢水利用微電解芬頓處理

      隨著水資源的緊缺和水環境污染的加劇。近年來工業水處理技術有了很大的發展.目前的技術主要有化學法、物理法、物理化學法等和各種方法的集成組合.大都少不了用到化學方法即投加藥劑,因為它是一種處理工藝簡單,占地面積少,處理速度快。處理成本相對較低的成熟方法。而改性淀粉水處理劑作為天然高分子碳水化合物改性而得的水處理劑,它對環境無毒無害,且其處理殘渣易被微生物降解。因此,不會對環境造成二次污染.有著廣闊的應用前景。

      1、變性淀粉作為絮凝劑的應用

      天然高分子絮凝劑自7O年代以來已把研究重心轉移到改性上。淀粉改性絮凝劑選擇性大、無毒、價廉物豐、無毒、可降解,通過醚化、酯化、接枝共聚等化學改性.可以得到多種性能優異的變性淀粉。因具有良好的經濟價值和社會價值而尤為引人注目。淀粉基天然高分子改性絮凝劑.亦屬水溶性聚合物,有良好的水分散性,具有增稠作用。它不僅通過自身的粘度增加水相的粘度.并可以和水中的分散相,水中其它高分子化合物發生作用。導致增稠效果。由于它屬環境新材料。在涂料、粘合劑、采油、食品工業中都有很大的現實應用價值。淀粉基接枝共聚天然高分子改性絮凝劑可分為非離子型、陽離子型、兩性絮凝劑。

      1.1、非離子淀粉改性絮凝劑

      非離子淀粉改性絮凝劑可以去除水中的無機質顆粒或無機一有機質混合體系,pH值適用范圍較寬。不受金屬離子的影響。是通過聚合物高分子的長鏈把污水中的許多細小顆粒或油珠吸附后纏在一起而形成架橋,是一種絮凝能力非常強的絮凝劑。

      1.2、陰離子淀粉改性絮凝荊

      考慮污水懸浮物及膠體污染物的特性.陽離子污染物的清除和天然高分子本身特有的優良性質.以及現在新型絮凝劑大多數是非離子型絮凝劑.近幾年.以淀粉為基材的陰離子天然高分子絮凝劑得到了國內外的廣泛關注。陰離子淀粉絮凝劑種類較多,主要有淀粉磷酸酯、淀粉黃原酸酯和羧甲基淀粉。可以作為魚類加工廠廢水、屠宰場廢水、發酵工廠廢水、紙漿廢水、金屬廢水、泥漿的絮凝劑。還可以作為浮游選礦的沉降劑.回收鋁礦石中的鋁。沉降煤礦洗煤廢水中的煤粉。研制的磷酯淀粉絮凝劑.對廢紙脫墨和精細化工廠的工業廢水進行處理,收到明顯的效果,并探討了磷酸酯淀粉處理黑液和精細化工廠廢水的最佳條件。

      1.3、陽離子淀粉絮凝劑

      陽離子淀粉是胺類化合物與淀粉分子的羥基在堿催化作用下反應生成的醚化淀粉衍生物陽離子淀粉按其陽離子性強度的不同可以分為季銨鹽陽離子淀粉、叔胺鹽陽離子淀粉、仲胺鹽陽離子淀粉、伯胺鹽陽離子淀粉等。其中重點用于絮凝劑的是季銨鹽陽離子淀粉。陽離子淀粉可與水中微粒起電荷中和吸附橋架作用,使體系中的微粒脫穩、絮凝,從而除去水中懸浮固體.降低水的濁度。

      以淀粉為基本原料.通過化學改性研制出季銨鹽型有機陽離子改性高分絮凝劑.對高嶺土懸濁液有良好的絮凝除濁效果。在投加量4mg/L時。處理水上清液余濁度只有3.2ntu。比較實驗結果,表明自制季銨鹽型有機陽離子改性高分子絮凝的絮凝性能優于聚丙烯酰胺PAM。這是由于季銨鹽型有機陽離子改性高分子絮凝劑僅具有橋聯作用.而且因電荷中和能力強.使得顆粒間產生廣泛的局部接觸絮凝,而導致絮凝沉降速度快,絮體密實。而用聚丙烯酰胺PAM時雖產生的絮團較粗大.因過大的絮團結構會降低絮團的密度和強度.因而導致聚丙烯酰胺PAM的沉降速度不如自制季銨鹽型有機陽離子改性高分子絮凝劑的快。

      1.4兩性淀粉絮凝劑

      水溶性兩性高分子是指在高分子鏈節上同時含有正、負兩種電荷基團的水溶性高分子,與僅含有一種電荷的水溶性陰離子或陽離子聚合物相比.性能較為獨特,可用作絮凝劑、污泥脫水劑和金屬離子吸附劑等。用作絮凝劑的兩性高分子因具有適用于陰、陽離子共存的污染體系、適用的pH值范圍寬及抗鹽性好等特點,成為國內外的研究熱點。在處理污水時不僅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,絮體較大,沉降速度快,絮體密實,而且因其帶有的極性基團.又可以通過化學和物理作用降低污水中的COD、BOD負荷。其陽離子則可以捕捉水中的有機懸浮雜質.陰離子則可以促進無機懸浮物的沉降。可以處理許多其他絮凝劑難以處理的水質較復雜的污水。特別對污泥脫水,不僅有電性中和、吸附橋聯作用,而且有分子間的纏繞包裹作用,使處理的污泥顆粒粗大,脫水性好,即使是對不同性質的不同腐敗程度的污泥也能發揮較好的脫水助濾作用。

      2、變性淀粉作為吸附劑的應用
      天然聚糖類高分子具有來源廣泛、易獲得、易降解等特點.所以對其改性的研究及應用逐漸增多其改性方法主要是利用合成的或天然的聚糖高分子,通過高分子化學反應,引入具有吸附功能的側基來合成高分子吸附劑。淀粉基重金屬離子吸附劑可以分為兩性淀粉吸附劑、陰離子淀粉吸附劑、接枝淀粉吸附劑、中性淀粉吸附劑、陽離子吸附劑等,以下將分別介紹。

      2.1、兩性淀粉吸附劑

      所謂的兩性淀粉吸附劑是指同時將陰、陽離子基團引入到淀粉葡聚糖分子鏈上。常用的陰離子基團有磷酸酯基、羧基等.常用的陽離子基團有叔胺基、季銨基等。兩性基團的引入可以使離子交換、螯合等吸附作用方式同時發生.與單一基團的改性淀粉相比大大提高了吸附量。研究結果表明吸附過程與濃度相關而且是吸熱的.并遵循Langmuir吸附等溫式,吸附容量隨著取代基的增加而提高。吸附了重金屬離子的兩性淀粉,可再生,重復使用。

      2.2、陰離子淀粉吸附劑

      由于大部分金屬離子都是以陽離子的形式存在的。所以陰離子淀粉對于重金屬離子的去除有很好的效果。常用的陰離子基團有磷酸酯基、羧基、磺酸酯基等。

      Kim和Lim先用POC13制備出交聯淀粉.然后再制備出DS在0.02~0.08之間的交聯羧甲基淀粉.并研究其對二價金屬離子的吸附.發現吸附量隨著取代度的增大而升高.吸附的金屬離子可以在弱酸的條件下脫附。四川大學的劉明華等研究了羧甲基淀粉對Cr(III)、AI(III)的吸附圓,也發現了同樣的規律。錢欣等研究了淀粉黃原酸酯對于重金屬離子的吸附.結果表明淀粉黃原酸酯的制備條件、用量及重金屬離子的濃度對吸附性能有重要影響.吸附劑的吸附容量可達到4mmol/g左右。Kweon等制備了不同取代度的氧化淀粉琥珀酸酯.并研究了它們對二價金屬離子的吸附.發現琥珀酸淀粉酯對于吸附鉛離子非常有效.而氧化淀粉對于吸附銅離子非常有效.吸附均遵循Langmuir吸附等溫式。具體參見http://www.dowater.com更多相關技術文檔。

      2.3、陽離子淀粉吸附劑

      重金屬離子如Cr(VI1也可以以陰離子的形式出現在水溶液中.因此帶季銨基陽離子基團的陽離子淀粉也可以吸附重金屬離子。Xu等人研究了交聯陽離子淀粉對于CrfVI1的吸附嘲,發現吸附可以在很短的時間內達到平衡,吸附量隨著取代度的增加而增加.吸附資料遵循Langmuir吸附等溫式。

      2.4、非離子淀粉吸附劑

      引入氨基、醛基等活性基的改性淀粉吸附劑稱之為非離子淀粉吸附劑。這類吸附劑一般靠螯合來吸附重金屬離子。Para制備出30%的二醛淀粉,并研究它對一系列金屬離子的螫合作用婀。Khalil制備了一系列含氨基的改性淀粉,并研究它們對重金屬離子的螯合作用同。發現這類螫合劑的吸附能力隨著氮含量的變化有一個最大值.然后開始下降。相波[Sl、Li等人研究了交聯氨基淀粉對于Cu(II)的吸附,發現吸附是吸熱的并遵循Freundlich吸附等溫式。

      2.5、接枝淀粉吸附劑

      通過接枝引入淀粉骨架中帶活性基的高分子鏈可以大大提高淀粉的吸附量。Zhang等詳細研究了含氨基的水不溶淀粉接枝共聚物對于CufII1和Pb(II)的吸附塒,研究表明吸附2小時便可以達到吸附平衡,吸附遵循Langmuir吸附溫式;當淀粉接枝達到60%時.從Langmuir吸附等溫式中得到的飽和吸附量對Pb(II)為2.09mmol/g,對Cu(II)為2.12mmoVg。Khalil制備出丙烯酸接枝淀粉。發現它對二價金屬離子具有很好的吸附效果.吸附量隨著羧基的增加而增大周國平研究了水不溶性羧基淀粉接枝聚合物去除電鍍廢水中Cr0II)和Cd(II)的效果及pH值對去除效果的影響,并對其吸附機理進行了探討。

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