殼聚糖-丙烯酰胺接枝共聚及復合絮凝脫水劑的研究.pdf

1、污水處理過程中產(chǎn)生的大量污泥，由于攜帶生活和生產(chǎn)污水的沉積雜質，含有大量的病菌、重金屬、有機污染物及其它類型的污染物，已成為主要的二次污染源之一。若不妥善處置，其中的有害物質可能通過滲透、地表徑流等方式遷移，污染土壤和河流，對環(huán)境及人類的健康存在潛在的危害。污泥的最大特性是含水率高，通常水分占污泥質量的95％-99%，這造成它體積龐大、易流動變形、給后續(xù)處置帶來困難。為了方便后續(xù)的填埋、焚燒、農(nóng)用等處置方式，同時便于運輸，處置污泥的第一

2、步就是脫水。但是，污泥顆粒表面帶有大量負電荷，互相排斥形成穩(wěn)定的體系，水分通過化學和物理的作用力和污泥顆粒緊密結合，單靠機械力很難將水分脫出。
　　國內外普遍采用的化學調理方式為投加絮凝劑，使污泥顆粒的理化性質發(fā)生變化，使水分和固態(tài)物質分離。常用的污泥脫水劑是聚丙烯酰胺類，它是人工合成的高分子物質，其降解產(chǎn)物和單體對人體健康有害。天然物質殼聚糖（chitosan,CTS）具有生物相容性、易生物降解、在自然界產(chǎn)量大等優(yōu)勢，成為可利用

3、的綠色絮凝劑。但是，它的分子鏈不夠長、分子量不大、水溶性較差，限制了其應用。可以通過兩種方式改變這一狀況：對殼聚糖進行化學改性，制備出新型的絮凝劑；將殼聚糖與其它絮凝劑復合使用，達到減少用量、增強效果的目的。
　　殼聚糖與丙烯酰胺(acrylamide,AM)在硝酸鈰銨（ceric ammonium nitrate，CAN）的引發(fā)下進行接枝共聚反應，能夠延長分子量、引入活性基團，增強其絮凝能力。反應受到體系中反應物總濃度、反應物配

4、比、引發(fā)劑濃度、溫度等因素的影響。以接枝率為指標的正交試驗結果表明：反應物總濃度為11%，通氮氣20 min，反應時間為3.5 h，反應物質量比為m(CTS):m(AM)=1:8，引發(fā)劑濃度0.06%，反應溫度為45℃時，具有最佳的接枝率396.4%。對正交試驗的直觀分析表明影響反應的主要因素是反應物的質量比，其次是引發(fā)劑濃度，最后是反應溫度。紅外光譜及電鏡掃描分析證明確實生成了CTS-g-AM接枝共聚物，并且該物質對模擬廢水的濁度有較

5、高的去除率，達到94.9%，而未接枝前CTS的最佳除濁率僅為74%。
　　殼聚糖的改性絮凝劑還沒有進入商品化的生產(chǎn)階段，為了能夠直接應用這種天然絮凝劑，將它與陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)復合，并比較它與聚鐵-陽離子聚丙烯酰胺復合絮凝劑的效果。研究了上述兩種復合絮凝劑的最佳復合比例及脫水效果。PFS-CPAM在40 mg/L PFS和200 mg/L CPAM時具有最佳的脫水效果，對色度和濁度及COD的去除率分別為79.8%、90.

6、5%和77.9%。
　　CTS-CPAM在20 mg/L CTS和200 mg/L CPAM時具有最佳的脫水效果,它對出水水質的改善不如 PFS-CPAM，但是在各個試驗中的脫水量都高于 PFS-CPAM，最高達到61 ml/100 ml污泥。無論從脫水量、出水水質、過濾性能來看，復合絮凝劑的綜合效果均優(yōu)于單一的絮凝劑，這是復合絮凝劑結合了兩種絮凝劑各自的優(yōu)勢，存在一定協(xié)同作用的結果。
　　殼聚糖改性或復合絮凝劑都比殼聚糖本