改性淀粉絮凝劑處理含油廢水的試驗效果
摘要：通過將玉米淀粉與氫氧化鈉、三氯化鋁和無水碳酸鈉在恒溫磁力攪拌器上攪拌、加熱，使得玉米淀粉改性，制得改性淀粉絮凝劑，并研究了改性淀粉絮凝劑對含油廢水的處理效果。試驗結(jié)果顯示，在攪拌速度與時間分別為快攪速度200r/min，快攪時間0.5min；慢攪速度100r/min，慢攪時間3min的情況下，使用改性淀粉絮凝劑處理含油廢水時，COD去除率為77.94%、石油類去除率為61.2%、透光率為62.7%、SS去除率為79.96%；最佳反應(yīng)條件為：投藥量為12mg/L、溫度為5~30℃、pH值為6-8。
關(guān)鍵詞：改性淀粉絮凝劑；含油處理；絮凝效果
0 前言
在原淀粉具有固有特性的基礎(chǔ)上，利用物理、化學(xué)或酶的方法進(jìn)行處理，改變淀粉的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，增強其某些機能或形成新的特性而制成的淀粉稱為改性淀粉[1]。從20世紀(jì)50年代以來，許多學(xué)者對淀粉的改性進(jìn)行了研究，并制得多種絮凝劑用于各種廢水的絮凝處理，均取得了較好的效果[2]。另外，改性淀粉作為天然高分子碳水化合物改性而得到的水處理劑，可以避免傳統(tǒng)人工合成有機或無機水處理藥劑對環(huán)境和人體健康的毒害影響，且其處理殘渣易被微生物降解，不會對環(huán)境造成二次污染[3]。本文研究的目的是研制出一種適用于處理含油廢水的天然、高效的水處理絮凝劑，并通過試驗得出此種典型改性淀粉絮凝劑應(yīng)用的特點和規(guī)律。
1 改性淀粉絮凝劑的制備
1.1 試驗儀器及材料
78-1A磁力加熱攪拌器；溫度計；500mL燒杯；玉米淀粉，市售；氫氧化鈉，分析純；三氯化鋁，分析純；碳酸鈉，分析純。
1.2 改性淀粉絮凝劑制備方法
淀粉改性絮凝劑的合成步驟：稱取11g玉米淀粉、0.9g氫氧化鈉和0.8g三氯化鋁，加入到盛有267g自來水的燒杯中，于恒溫磁力攪拌器上以100r/min進(jìn)行攪拌，待溫度升至70℃時加入1.5g碳酸鈉，以同樣的轉(zhuǎn)速攪拌，升溫85℃停止攪拌，自然冷卻至室溫，即可得到含淀粉質(zhì)量百分比濃度為4%的改性玉米淀粉絮凝劑，將制好的改性淀粉絮凝劑于100℃烘干后保存。
2 含油廢水的配制
配制材料：乳化油；氯化鈉，分析純；碳酸氫鈉，分析純；硅藻土。材料比例：以上材料按每升水中加乳化油220mg，氯化鈉50mg，硅藻土130mg，碳酸氫鈉根據(jù)pH值的需求進(jìn)行添加。
3 絮凝沉降試驗
3.1 試驗儀器及材料
六聯(lián)混凝試驗攪拌器；721分光光度計；500mL燒杯；含油廢水水樣；印染廢水水樣；三氯化鐵，分析純；改性淀粉絮凝劑；PAM，陽離子型；蒸餾水。
3.2 試驗方法
絮凝沉降試驗在六聯(lián)混凝試驗攪拌器上進(jìn)行，在6個500mL燒杯中加入400mL待測水樣，再加入30mg/L的FeCl3溶液，以200r/min的速度快速攪拌1min后，分別加入不同計量玉米淀粉合成絮凝劑，由200r/min的速度快速攪拌30s充分分散藥劑，再以100r/min的速度慢速攪拌3min，靜置30min，取上清液，用3cm的比色皿，以蒸餾水為參比，在波長為700nm處用721分光光度計進(jìn)行透光率測定。
3.3 絮凝原理
以上試驗過程中，首先加入FeCl3溶液攪拌，在FeCl3的作用下，無機離子消除了顆粒表面電荷、壓縮顆粒表面雙電層，使水中脫穩(wěn)的膠體和細(xì)微顆粒相互凝聚形成凝塊。再分別利用改性淀粉絮凝劑的線性大分子橋鍵作用，把膠體和微粒聯(lián)結(jié)成一種松散的、網(wǎng)絡(luò)狀的聚集體，實現(xiàn)粒間橋連的聚團(tuán)。最終達(dá)到處理廢水的目的。
4 實驗結(jié)果
4.1 試驗條件
本文選用的水樣為人工配水，原水的COD(化學(xué)吸氧量)為528.2mg/L，石油類為36。6mg/L，透光率為52.2%，SS(懸浮固體)為157.2mg/L；改性淀粉絮凝劑配制成1%的溶液；選用的攪拌速度與時間分別為快攪速度200r/min，快攪時間0。5min；慢攪速度100r/min，慢攪時間3min。
4.2 試驗結(jié)果
改性淀粉絮凝劑對含油廢水處理后的水質(zhì)指標(biāo)如圖1所示。
由圖1可知：改性淀粉絮凝劑對含油廢水中的COD、透光率、石油類和SS均有較好的去除效果。對COD的去除率可達(dá)77.94%，對石油類的去除率可達(dá)61.2%，處理后水質(zhì)透光率可達(dá)62.7%，對SS去除率可達(dá)79.96%。
4.3 影響因素
4.3.1 投藥量對絮凝效果的影響
按照2、4、6、8、10、12L的投藥量分別對該含油廢水進(jìn)行絮凝試驗，絮凝效果如圖1所示。
由圖1可知，隨著投藥量的增加，改性淀粉絮凝劑對含油廢水的去除效果在逐漸增強，當(dāng)投藥量到達(dá)12mg/L時，處理效果達(dá)到最佳，若繼續(xù)加大投藥量，處理效果又開始呈現(xiàn)下降趨勢。這是因為，改性淀粉絮凝劑的絮凝機理屬于吸附架橋機理，當(dāng)高分子絮凝劑投加量適當(dāng)?shù)臅r候，含油廢水中懸浮的膠體之間就會產(chǎn)生有效的吸附架橋作用，并形成絮體；但倘若體系中高分子絮凝劑改性淀粉過量，絮凝劑的長鏈將膠體顆粒包裹，使得膠粒表面吸附活性點少了，架橋因而變得困難，同時，膠粒之間相互排斥作用出現(xiàn)再穩(wěn)定現(xiàn)象，所以COD去除率和透光率就會降低。同時過剩的改性淀粉絮凝劑會使SS去除率降低。
4.3.2 pH值對絮凝效果的影響
試驗將原水調(diào)節(jié)至不同的pH值，然后對其進(jìn)行絮凝試驗，不同pH值條件下試驗結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，pH值在2-6之間時，COD去除率、石油類去除率、透光率及SS去除率均隨著pH值的增加而增加，當(dāng)pH=6時，各項指標(biāo)處理率均達(dá)到最高，此時處理效果最好。此后，隨著pH值的增加，處理率均有所下降。從整體效果上看，pH值越小，處理效果越差，這是因為絮凝劑本身呈酸性，對pH值過低的廢水達(dá)不到中和膠體電荷的目的，使膠粒難于脫穩(wěn)。pH值在6-8時，絮凝沉降效果較穩(wěn)定。當(dāng)pH值大于8以后，處理效果就會下降，這是因為此種環(huán)境中有氫氧化物沉淀生成，降低了絮凝劑的絮凝效果。因此最適宜的pH值范圍在6~8之間。
4.3.3 溫度對絮凝效果的影響
用水浴鍋將水樣保持在不同溫度下，分別加入改性淀粉絮凝劑進(jìn)行絮凝沉降試驗。不同溫度條件下的試驗結(jié)果見圖3。
由圖3可知，試驗溫度在5~30℃范圍內(nèi)，COD去除率、石油類去除率、透光率及SS去除率這5條曲線都比較平緩。在溫度為15℃時處理效果相對最好。因此表明，溫度的改變對絮凝劑的絮凝效果影響不大，改性淀粉絮凝劑對溫度的適用范圍比較廣。
5 結(jié)論
(1)攪拌速度與時間分別為快攪速度200r/min，快攪時間0.5min；慢攪速度100r/min，慢攪時間3min的情況下，含油廢水經(jīng)改性淀粉絮凝劑處理后的COD去除率為77.94%；石油類去除率為61.2%；透光率變?yōu)?2.7%；SS去除率為79.96%。
(2)最佳絮凝條件：投藥量為12mg/L；溫度為5~30℃；pH值為6-8。綜上所述，改性淀粉絮凝劑制備容易，成本較低，在含油廢水的處理過程中有較好的處理效果，應(yīng)用前景較好。
[參考文獻(xiàn)]
[1] 哈成勇。天然產(chǎn)物化學(xué)與應(yīng)用[M]。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003。
[2] 肖錦，周勤。天然高分子絮凝劑[M]。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005。
[3] 李風(fēng)亭，張善發(fā)，趙艷；炷齽┡c絮凝劑[M]。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005。[責(zé)任編輯 馬云彤]
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