壳聚糖絮凝机理及絮凝性能的影响因素分析

壳聚糖是一种天然高分子聚合物,被广泛地作为絮凝剂用于水处理过程。探讨了壳聚糖的三种絮凝机理。在水处理中,其絮凝性能的发挥受到pH值、壳聚糖的投加量、壳聚糖的分子量以及壳聚糖的脱乙酰度等因素的影响。     

壳聚糖絮凝剂在活性污泥调理中的应用

研究了自制的壳聚糖絮凝剂在活性污泥调理中的应用,通过污泥比阻、上清液剩余浊度、泥饼含水率及沉降性能等的测定,重点分析了活性污泥脱水的pH范围、絮凝剂投量和壳聚糖分子量及其脱乙酰度对调理效果的影响,并与絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)和聚合氯化铝(PAC)作了比较,在此基础上还进行了双絮凝剂两段法处理污泥的初步探索。研究发现,壳聚糖作为活性污泥调理剂,投量(干污泥质量百分比)在0.8％～1.2％,pH值在5～8时即有较好的调理效果,与PAM效果基本相当,接近于8％～16％的PAC;壳聚糖相对分子量在30×10~4左右,脱乙酰度在70％左右时有较好的调理效果;双絮凝剂两段法处理污泥,在同等用量时效果好于单絮凝剂一段法。     

铅模板交联壳聚糖对Pb(Ⅱ)的吸附性能

研究了脱乙酰度、粒度和溶液pH值等因素对壳聚糖吸附铅离子性能的影响,得到了最佳吸附条件为壳聚糖脱乙酰度100%和溶液pH值6.5.在该条件下,壳聚糖与铅离子作用后,用戊二醛交联,然后用盐酸洗脱铅离子,合成了铅交联壳聚糖模板树脂.探讨了交联剂量对交联壳聚糖吸附性能的影响以及铅模板交联壳聚糖对金属离子的吸附性能.结果表明,在CHO/NH₂为0.75:1时合成交联壳聚糖树脂对铅离子有最大吸附量,并且该树脂对铅离子和铜离子有较高的选择性,在酸性条件下不会发生软化和溶解,重复使用性良好.     

聚合氯化铝-壳聚糖复合絮凝剂对腐殖酸的絮凝特性研究

研究了聚合氯化铝-壳聚糖(PAC-CTS)絮凝剂的絮凝特性,进行了聚合氯化铝-壳聚糖复合絮凝剂和单独聚合氯化铝对水中溶解态腐殖酸的去除实验。结果表明:复合絮凝剂在投加量为80 mg/L时即可达到与单独聚合氯化铝投加量为150 mg/L时的去除效果,同时前者适应的pH值范围更宽;与投加量和pH值相比,水样浊度和絮凝搅拌速度是影响絮凝效果的次要因素;另外红外光谱分析发现复合絮凝剂中壳聚糖与聚合氯化铝之间存在相互作用。     

诺氟沙星吸附剂生物炭-壳聚糖复合微球的制备优化

为了提高生物炭-壳聚糖复合微球对NOR（诺氟沙星）的吸附能力,以复合微球对NOR的吸附量为指标,考察了生物炭与壳聚糖质量比、壳聚糖脱乙酰度、戊二醛用量、交联时间、交联速率及生物炭热解温度对复合微球吸附NOR的影响,并由均匀试验确定复合微球的最佳制备条件.结果表明,生物炭与壳聚糖质量比、壳聚糖脱乙酰度、戊二醛用量、交联时间、交联速率及生物炭热解温度对复合微球吸附NOR具有明显影响.制备复合微球的关键影响因素是生物炭热解温度、戊二醛用量和交联速率.吸附NOR的复合微球最佳制备条件:生物炭热解温度为300℃、生物炭与壳聚糖质量比为5:1、壳聚糖脱乙酰度为77%、戊二醛用量为80 mL、交联速率为150 r/min、交联时间为3 h.此时,复合微球对NOR的吸附量为9.51 mg/g,且具有较高的耐酸溶性和机械强度.研究显示,复合微球能够高效吸附NOR,并且吸附后容易分离,具有修复水体污染的潜力.      

不同粒径黄河沉积物中可提取腐殖质的含量分布及光谱特性

测定了黄河表层沉积物3种粒径组分（Ⅰ：100～300 μm;Ⅱ: 63～100 μm;Ⅲ: <63 μm）中总有机碳和可提取腐殖质的含量,分析了可提取腐殖质的紫外-可见吸收光谱、红外光谱和三维荧光光谱特征,探讨了不同粒径组分沉积物中可提取腐殖质含量分布及其化学组成特性.结果表明,沉积物有机质主要为粘土矿物吸附的天然腐殖质成分,总有机碳中可提取腐殖质的比例随沉积物有机质与矿物质相互作用的增强而降低,顺序为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ.3种粒径组分沉积物中可提取腐殖质的紫外-可见吸收光谱相似但相对峰强不同;红外光谱主要有5个吸收峰,各吸收峰面积百分含量的计算结果表明酚、醇及羧酸类官能团为主要的活性官能团,占可提取腐殖质组成的75%以上;三维荧光光谱主要有3个荧光峰,除了典型的类腐殖质荧光峰（峰A和峰C）外,还有源于小分子类蛋白或酚类物质的荧光峰（峰T′）.比较3种粒径组分沉积物中可提取腐殖质的紫外-可见、红外及三维荧光光谱的特征参数,发现Ⅰ、Ⅱ组分沉积物中可提取腐殖质的芳香度高,脂肪族和芳香族含量高于Ⅲ组分,而Ⅲ组分沉积物可提取腐殖质中酚、醇及羧酸类活性基团含量相对较高.     

淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物的水解特性及絮凝性能研究

研究了淀粉-接枝-聚丙烯酰胺(St-g-PAM)的水解特性及其絮凝处理效能,并与相近分子量阴离子型聚丙烯酰胺产品作比较.结果表明,无论单独使用还是与无机絮凝剂复配使用,阴离子型淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物的处理效果均优于阴离子型聚丙烯酰胺;淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物的水解度大于1 7%时水解度对絮凝处理效果的影响不大,且絮凝处理效果均很好,而聚丙烯酰胺的最佳水解度为30%,大于或小于该值絮凝处理效果都会明显变差.     

壳聚糖分子量与絮凝剂投加量的关系模型

以不同分子量的壳聚糖为絮凝剂,絮凝3种不同初始浊度的皂土溶液,得到了壳聚糖分子量与絮凝剂最佳投加量的关系曲线,拟合得壳聚糖分子量和最佳投加量之间的关系模型,模型计算结果与实验数据点之间的相关系数分别为0.990 2,0.986 4,0.985 2.将此模型应用于实际自来水厂原水的壳聚糖絮凝处理过程,实验数据点与模型计算结果的相关系数达到了0.981 8,说明模型能够较好地应用于实际絮凝情况.      

新型两性壳聚糖絮凝剂的合成及其絮凝效果的研究

该研究旨在通过化学修饰壳聚糖提高其污水处理的絮凝效果。通过壳聚糖的氨基与甲醛和酚类物质的曼尼希反应引入硫酸根基团,制备了3种具有不同取代度的两性壳聚糖衍生物。红外及核磁谱图分析结果证实,合成产物中具有苯并噁嗪环结构。经处理高岭土的水悬浮液进行模拟絮凝实验发现,这3种苯并噁嗪壳聚糖衍生物的絮凝效果随絮凝剂用量、污水pH和离子强度等条件变化而有较大变化,并均可在适当絮凝条件下获得最佳值。它们的絮凝效果全面优于未经处理的壳聚糖对比样品。取代度为80%左右的硫酸化壳聚糖絮凝剂处理污水可达近100%的浊度净化率。     

交联壳聚糖季铵盐与聚合铝复合的絮凝效果研究

研究了交联壳聚糖季铵盐与聚合铝复合后的絮凝特征。实验结果表明,壳聚糖季铵盐的絮凝效果与取代度有关,取代度在85%时絮凝效果较好。季铵盐交联后絮凝效果提高,用交联壳聚糖季铵盐与聚合铝复合,壳聚糖季铵盐与聚合铝的配比影响絮凝效果,当复合絮凝剂中壳聚糖季铵盐所占比例在20%附近时,絮凝效果最好。复合絮凝剂具有好的除浊效果,投药量低,pH值适用范围广,在达到良好的除浊效果的同时还降低了残留铝的浓度。用复合絮凝剂对造纸废水进行处理,浊度去除率可达95%,COD去除率达38%。     

Immobilization of nitrite oxidizing bacteria using biopolymeric chitosan media

The effects of chitosan characteristics including the degree of deacetylation, molecular weight, particle size, pH pretreatment and immobilization time on the immobilization of nitrite-oxidizing bacteria (NOB) on biopolymeric chitosan were investigated. Nitrite removal efficiency of immobilized NOB depended on the degree of deacetylation, particle size, pH pretreatment on the surface of chitosan and immobilization time. Scanning electron microscope characterization illustrated that the number of NOB cells attached to the surface of chitosan increased with an increment of immobilization time. The optimal condition for NOB immobilization on chitosan was achieved during a 24-hr immobilization period using chitosan with the degree of deacetylation larger than 80% and various particle size ranges between 1-5 mm at pH 6.5. In general, the NOB immobilized on chitosan flakes has a high potential to remove excess nitrite from wastewater and aquaculture systems.     

生活垃圾与畜禽粪便联合好氧堆肥

生活垃圾与畜禽粪便联合好氧堆肥有利于堆肥的进行和堆肥产品品质的提高. 采用固体废物好氧堆肥成套技术(CBS技术)与设备,对生活垃圾(处理Ⅰ)、畜禽粪便(处理Ⅱ)、生活垃圾与畜禽粪便混合物料(处理Ⅲ)进行堆肥,温度在线监测显示,处理Ⅲ堆肥过程中升温速率、最高温度和高温持续时间分别是1.88 ℃/h,69 ℃和440 h,各项指标参数均略高于处理Ⅰ的1.79 ℃/h,67 ℃和418 h,明显优于处理Ⅱ的0.47 ℃/h,42 ℃和0h,达到无害化处理的要求;对堆肥产品腐熟度及荧光特性分析表明,处理Ⅲ堆肥20 d后,堆肥对小麦、玉米、大豆、水稻和棉花5种农作物的发芽指数分别达到88.7%,91.3%,82.7%,85.2%和83.4%;发射荧光光谱在350 nm附近的特征峰有较为明显的红移现象,且荧光峰明显变宽,在450 nm附近(类富里酸峰)的峰强度增加,说明堆肥产品中有机物分子共扼作用加强、缩合度增加. 腐熟堆肥营养成分含量测定结果表明,处理Ⅲ腐熟堆肥的w(有机质)及w(TN),w(TP)和w(TK)分别达到36.64%,2.20%,2.82%和1.52%,优于处理Ⅰ的30.14%,1.58%,1.02%和0.93%,高于《有机肥料标准》(NY525—2002)中≥10%,≥0.5%,≥0.3%和≥1.0%的要求.      

不同pH条件下As还原对砷释放的影响实验研究

通过考察不同pH条件下Fe(Ⅲ)-A(sⅤ)体系和Fe(Ⅲ)-As(Ⅲ)体系各Fe形态、As形态、以及体系ORP的变化,考察不同pH条件下As还原对砷释放的影响。实验结果表明:在pH为3⁵左右范围内,Fe(Ⅲ)-A(sⅤ)体系和Fe(Ⅲ)-A(sⅢ)体系中的Fe(Ⅲ)均发生部分絮凝沉淀,在水样pH为65左右范围内,Fe(Ⅲ)-A(sⅤ)体系和Fe(Ⅲ)-A(sⅢ)体系中的Fe(Ⅲ)均发生部分絮凝沉淀,在水样pH为6¹0范围内,Fe(Ⅲ)-As(Ⅲ)体系中Fe(Ⅲ)的絮凝沉淀较Fe(Ⅲ)-As(Ⅴ)体系明显。Fe(Ⅲ)-As(Ⅴ)体系与Fe(Ⅲ)-A(sⅢ)体系中As总随pH的变化趋势基本一致,但是Fe(Ⅲ)-A(sⅢ)体系As总的浓度水平要比Fe(Ⅲ)-A(sⅤ)体系的浓度水平要高。结果表明:同等pH环境条件下,如果A(sⅤ)被还原成A(sⅢ),则Fe(Ⅲ)-As体系中就会出现As的释放,且不同pH条件下对应的As总的差值即可反映出当A(sⅤ)还原成A(sⅢ)时Fe(Ⅲ)-As体系中所释放的砷的量。     

新型阳离子聚合物治理煤泥水的应用研究

研究了聚季铵盐丙烯配角安接枝共聚物ＰＱＡＡＭ在煤泥水治理中的絮凝沉降作用。通过不同特性粘度和不同阳离子度的ＰＱＡＡＭ絮凝性能比较试验，ＰＱＡＡＭ分别加入ＨＰＡＭ、ＰＡＭ和ＰＱＡＡＭ、ＰＡＳ、ＰＡＣＬ的絮凝沉降试验，结果表明该絮凝剂是一种质量优良的新型高效的阳离子絮剂，对煤泥水治理和环境保护有着广泛的应用前景。     

Influence of zeta potential on the flocculation of cyanobacteria cells using chitosan modified soil

Using chitosan modified soil to flocculate and sediment algal cells has been considered as a promising strategy to combat cyanobacteria blooms in natural waters. However, the flocculation efficiency often varies with algal cells with different zeta potential (ZP) attributed to different growth phases or water conditions. This article investigated the relationship between ZP of Microcystis aeruginosa and its influence to the flocculation efficiency using chitosan modified soil. Results suggested that the optimal removal efficiency was obtained when the ZP was between − 20.7 and − 6.7 mV with a removal efficiency of more than 80% in 30 min and large floc size of > 350 μm. When the algal cells were more negatively charged than − 20.7 mV, the effect of chitosan modified soil was depressed (< 60%) due to the insufficient charge density of chitosan to neutralize and destabilize the algal suspension. When the algal cells were less negative than − 6.7 mV or even positively charged, a small floc size (< 120 μm) was formed, which may be difficult to sink under natural water conditions. Therefore, manipulation of ZP provided a viable tool to improve the flocculation efficiency of chitosan modified soil and an important guidance for practical engineering of cyanobacteria bloom control.     

基于CFD的雨水调蓄池颗粒物沉淀特性研究

雨水调蓄池在峰值流量和合流制溢流污染控制中发挥着重要作用,但对于雨水径流中颗粒物在调蓄池的沉淀特性尚缺乏系统研究。运用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)模拟技术,系统研究了雨水调蓄池不同构造和不同工况条件下颗粒物的沉淀特性。模拟结果表明:进水流速由0.276 m/s增加到0.553 m/s时,普通(Ⅰ型)、增加挡板(Ⅱ型)、增加消能孔(Ⅲ型)构造调蓄池颗粒物去除率分别降低14.90%、13.89%和15.32%。当进水中颗粒物粒径由0.075 mm增加到0.15 mm时,Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型构造调蓄池颗粒物去除率分别增加9.10%、62.48%和36.65%;进水浓度由1000 mg/L增加到2000 mg/L时,Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型构造调蓄池颗粒物去除率分别增加3.60%、2.84%和13.30%。各影响因素对Ⅰ型调蓄池水质控制效果影响的重要程度顺序为进水流速>颗粒物粒径>进水浓度,其对Ⅱ型、Ⅲ型调蓄池水质控制效果影响的重要程度顺序为颗粒物粒径>进水流速>进水浓度。