殼聚糖復合劑在水處理中的凈化效能研究.pdf

1、在當前的環(huán)境治理尤其在廢水處理中，天然無毒的高分子有機化合物殼聚糖的使用成為人們研究的熱點。本論文制備了幾種殼聚糖復合劑，研究其吸附性能和機理，并利用殼聚糖優(yōu)良的吸附和絮凝的特性，與無機混凝劑復配，考察它在給水處理及污泥脫水上的應用。
　　殼聚糖(CTS)是甲殼素脫乙酰基后的產物，制備原料豐富、無毒、易于生物降解。殼聚糖分子中豐富的氨基和羥基，具有較強的吸附、配位作用，殼聚糖復合吸附劑具有吸附染料分子、金屬離子和蛋白質分子的能力。

2、殼聚糖分子中存在游離氨基，在稀溶液中被質子化，使分子鏈上帶大量正電荷，成為一種典型的陽離子絮凝劑，它兼有電中和和吸附絮凝的雙重作用，即高分子鏈上的陽離子活性基團與帶負電荷的膠體微粒相互吸引，降低中和膠體微粒的表面電荷，同時壓縮了擴散層而使膠體微粒脫穩(wěn)，并借助高分子鏈的吸附粘結和架橋作用而產生絮凝沉降。
　　水溶性染料一般都是極難降解的小分子有機物，常用的生物法處理、氧化處理效果不好，或不易操作。分別以膨潤土和珍珠巖粉為載體，負載1

3、％質量分數(shù)的殼聚糖或羧甲基殼聚糖，制得的復合吸附劑均對活性染料具有一定的脫色效果，其中膨潤土負載殼聚糖吸附劑對活性大紅B-3G、活性深蘭B-2GLN、活性黑B-GRFN、活性墨綠B-4BLN四種染料飽和吸附量分別為：11.850mglg-1、7.760mglg-1、7.276mglg-1、8.362mglg-1，高于珍珠巖粉吸附劑，并且其等溫吸附曲線更符合Langmuir模型，為利用天然硅鋁礦原位修復染料污染土壤提供了理論依據(jù)。負載羧甲

4、基殼聚糖對染料的吸附容量最大，但價格較高。另外，實驗表明纖維素復合殼聚糖吸附劑對酸性大紅具有很好的吸附性能，吸附速度比較快，對該吸附動力學曲線利用一級吸附動力學Lagergren方程進行擬合，求得一級速率常數(shù)為0.884h-1。
　　通過用自制的珠狀凝膠殼聚糖樹脂對牛血清白蛋白的吸附實驗可知，pH值、反應時間、投加量及離子強度對蛋白吸附量有影響。對水中Cd2+、Al3+的吸附試驗表明，對水中Cd2+、Al3+的吸附容量分別是254

5、.5mg?g-1、49.0mg?g-1。吸附的本質是配位反應，通過紅外光譜、光電子光譜法表征，CTS-Cd(Ⅱ)配合物的結構是1個Cd2+與殼聚糖分子中的兩個氨基上的N原子、兩個羥基上的O原子形成4個配位鍵結構的配合物，對Al3+的吸附是殼聚糖通過氨基上的N原子和Al3+配位。
　　分別以高嶺土模擬水樣和黃河預沉后的原水為目標水樣，考察殼聚糖助凝效果。通過對模擬水樣的正交實驗，確定影響混凝效果的主次因素順序和水力條件；通過對黃河預

6、沉后的原水的絮凝實驗，分析了PAC投加量、CTS投加量、pH值、CTS分子量等因素對水中濁度、CODMn去除率的影響，并與活性硅酸的助凝作用進行了對比，結果表明聚合鋁PAC和殼聚糖CTS具有協(xié)同作用，PAC投加量35mgL-1，CTS投加量0.15mgL-1，殼聚糖助凝效果顯著，濁度和有機物的去除均明顯提高。通過測定絮凝過程中的Zeta電位變化曲線，說明殼聚糖溶液在pH=3-8的范圍內均能保持正電性，在一定濃度的范圍里，Zeta電位幾乎

7、不變,表明殼聚糖的絮凝以吸附架橋為主，電性中和為次。利用掃描電鏡觀察了絮體的結構形貌,通過顯微攝像系統(tǒng)及圖像分析系統(tǒng)觀察了CTS助凝前后絮體的形態(tài)，通過雙對數(shù)法計算了單加PAC、PAC/CTS復合絮凝處理水樣后絮體的分形維數(shù)分別為1.294和1.385。
　　試驗過程中設計一套測定污泥比阻的裝置，通過試驗發(fā)現(xiàn)，聚合鋁PAC、殼聚糖CTS對活性污泥都有調理作用，均能改善污泥的脫水性能?？紤]到殼聚糖的價格較高，將二者復合使用，能夠更好