壳聚糖的絮凝机理及其影响因素

壳聚糖是一种天然高分子絮凝剂,在水处理中有着广泛的应用.本文探讨了壳聚糖在水处理中的絮凝机理及絮凝影响因素,为其在水处理中的广泛应用提供了依据.     

壳聚糖作为絮凝剂的研究进展

壳聚糖是一种新型的天然高分子絮凝剂,在水处理中展现广泛的应用前景。综述了壳聚糖制备,在水处理中的应用及其絮凝机理等。研究表明,壳聚糖良好的絮凝性能,使其在废水处理和资源回收等方面的效果均优于无机及有机合成的絮凝剂,是一种环境友好的高效絮凝剂。     

壳聚糖絮凝微藻的研究进展及展望

微藻作为一种卓越的生物资源已经受到全世界的关注。从藻液中采收微藻一直是个瓶颈。壳聚糖是目前被普遍认可的安全有效的微藻絮凝剂,通过对其进行适当的改性,可以更好地提高絮凝效率。文章综述了壳聚糖以及改性壳聚糖絮凝剂的絮凝机理和性能,并对壳聚糖絮凝微藻研究的发展趋势进行了展望。     

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。     

芘荧光探针法研究壳聚糖絮凝机理

芘荧光光谱中的峰Ⅲ /Ⅰ比值是一个特征值 ,可表征芘分子吸附的壳聚糖高分子微环境的极性。本文首次测试了不同脱乙酰度壳聚糖溶液中芘的荧光光谱图 ,并将不同分子量和不同脱乙酰度的荧光光谱中的峰Ⅲ /Ⅰ比值与絮凝实验结果联系起来 ,探索壳聚糖的絮凝机理。结果发现 :壳聚糖脱乙酰度对絮凝效果影响不大 ,而分子量是影响絮凝效果的关键性分子结构参数 ;脱乙酰度的变化对壳聚糖微环境极性影响不大 ,从而得出电中和作用在壳聚糖絮凝过程中不发挥重要作用的结论     

壳聚糖改性粘土絮凝除藻的机理探讨

粘土除藻是一种有前景和环境友好的应急除藻技术。对粘土进行改性以提高其除藻效果是该技术的发展方向之一。文章探讨了壳聚糖改性粘土絮凝除藻的机理。壳聚糖改性修饰后的粘土既能通过壳聚糖的粘结架桥作用絮凝藻细胞,又能通过粘土表面电性的改变凝聚带负电的藻细胞,使改性粘土的絮凝除藻能力大幅度提高。     

羧甲基壳聚糖絮凝除藻研究

利用羧甲基壳聚糖为絮凝剂,分别对蛋白核小球藻、水华微囊藻、斜生栅藻进行絮凝实验。结果表明:羧甲基壳聚糖对小球藻最佳絮凝条件为:p H=6,藻浓度为9.0×106个/m L,静置时间为15min,转速为30rpm/min,羧甲基壳聚糖用量为100mg/L;对水华微囊藻最佳絮凝条件为:p H<4,藻浓度为5.1×105个/m L,静置时间为15min,转速为180rpm/min,羧甲基壳聚糖用量为125mg/L;对斜生栅藻最佳絮凝条件为:p H=6,藻浓度为12.4×106个/m L,静置时间为15min,转速为80rpm/min,羧甲基壳聚糖用量为100mg/L。     

论疏水絮凝与疏水作用力

1982年Israelachvili和Pashley在Nature期刊上报道了以实验测得的疏水作用力,这一发现使当时的学者们倍感兴奋,激起了一个持续不断的研究.经过30多年的研究,疏水作用力被证明客观存在,并被众多科学家所认可.根据这一发现,经典的DLVO理论应补充疏水作用力,成为扩展的DLVO理论,经典的絮凝理论也应包括疏水絮凝的贡献.迄今疏水絮凝在矿物分选领域已取得了巨大成功,但在水处理领域尚缺乏认识和研究.本文综述了疏水作用力及疏水絮凝的发现,探讨了疏水作用力的热力学解释和微观机理,指出了水处理技术中涉及到的一些疏水絮凝原理,认为水处理工作者应大力开展疏水絮凝的研究,以疏水絮凝的理论进一步推动水处理科学技术的发展.     

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%。     

电絮凝技术在废水处理中的应用

目前,国内外许多学者在电絮凝去除有机污染物、重金属以及氟方面做了大量研究,试验表明,在水处理中,电絮凝技术有着良好的发展空间。     

化学生物絮凝工艺处理城市污水比较研究

本文比较了化学生物絮凝工艺和化学絮凝工艺对城市污水的处理效果。试验结果为化学生物絮凝工艺的COD、TP、SS去除率为70％、74％、88％，化学絮凝工艺分别高出12％、12％、3％；污泥产量为4kg／d，相对化学絮凝工艺而言要少10％～15％。从而得出，化学生物絮凝工艺比化学絮凝工艺更适合处理城市污水。     

MBF-33絮凝特性研究

考察了微生物絮凝剂产生菌Z-67所产絮凝剂MBF-33的絮凝特性。研究表明,该絮凝剂为胞外分泌的蛋白质,每升发酵液可制得絮凝剂粗品0.8～1.1g,对高岭土悬浊液絮凝率最高可达97%。该絮凝剂具有热不稳定性,在100℃水浴中加热20min即丧失全部絮凝活性;该絮凝剂能在广泛的pH范围内保持较高的絮凝活性,但在pH4～9范围内最佳;Ca2+为最适宜的助凝剂,最佳投放量为3.6mmol/L,增加用量反而会抑制絮凝。该絮凝剂主要依靠蛋白质和高岭土在蛋白质活性中心的桥连作用进行絮凝。     

气动絮凝动力学机理探讨及试验分析

对气动絮凝动力学机理进行进一步探讨,并在设定的絮凝条件下,进行试验室小试,分析气动絮凝对浊度、COD等污染指标的去除效果和提高溶解氧的意义,并简单比较了其气动絮凝与机械絮凝的差异。通过机理探讨和试验效果分析,展望气动絮凝方式进行污水强化一级处理的研究方向。     

微藻处理污水中的絮凝分离/采收研究现状与展望

微藻应用于污水深度处理与可再生能源生产是极具潜力的一项技术.然而,微藻的分离与采收一直是限制其大规模应用的瓶颈.絮凝分离微藻成本低廉、易于采收而被视为极具工程应用潜力的最佳方法.本文从对微藻表面特性和絮凝机理简要介绍出发,系统总结了无机絮凝剂法、有机高分子絮凝剂法、生物絮凝剂法、高p H诱导的自絮凝法以及胞外聚合物引起的自絮凝法的研究应用现状,进而对各种方法进行综合比较,从而明确了微藻絮凝分离的研发方向.     

苯酚、苯胺对吸附胶束絮凝过程的影响

吸附胶束絮凝(AMF)法可用于去除水体中的各种污染物,为了对其处理过程中的行为加以控制,以阴离子表面活性剂SDS和铝盐为模型,通过Zeta电位、表面张力和平均粒度等分析方法,研究了吸附胶束絮凝法对苯酚、苯胺的分离去除及苯酚、苯胺对其吸附胶束絮凝过程的影响。结果表明:苯酚的存在没有对表面活性剂胶束的絮凝产生明显的影响,由于Al3+的存在,推测苯酚以络合物的形式吸附在胶束的斯特恩层,并可通过铝盐对胶束的絮凝而与水相分离去除,其去除率在40%~50%左右。而极少量的极性有机物苯胺可使表面活性剂胶束的絮凝发生较大改变,推测苯胺的存在抑制了絮凝胶团的形成。当苯胺浓度低于100 mg/L时,苯胺的去除率可达90%左右。该研究为胶束絮凝分离溶解性有机物提供了实验参考。     

Cationic content effects of biodegradable amphoteric chitosan-based flocculants on the flocculation properties

A series of biodegradable amphoteric chitosan-based flocculants (3-chloro-2-hydroxypropyl trimethyl ammonium chloride (CTA) modified carboxymethyl chitosan, denoted as CMC-CTA) with different substitution degrees of CTA were prepared successfully. The content of carboxymethyl groups in each CMC-CTA sample was kept almost constant. The solubility of the various flocculants showed that, higher cationic content of flocculants caused a better solubility. The flocculation experiments using kaolin suspension as synthetic water at the laboratory scale indicated that the substitution degree of CTA was one of the key factors for the flocculation properties. With the increase of cationic content, the flocculants were demonstrated better flocculation performance and lower dosage requirement. Flocculation kinetics model of particles collisions combining zeta potential and turbidity measurements was employed to investigate the effects of the cationic content of the flocculants on the flocculation properties from the viewpoint of flocculation mechanism in detail. Furthermore, flocculation performance using raw water from Zhenjiang part of Yangtze River at the pilot scale showed the similar effects to those at the laboratory scale.     

壳聚糖接枝三元共聚阳离子絮凝剂对高岭土悬浊液的絮凝特性

采用烧杯混凝实验研究了壳聚糖(CTS)、CTS与丙烯酰胺和丙烯酸乙酯季铵盐三元接枝共聚阳离子絮凝剂(CAS)对高岭土悬浊液的絮凝特性.结果表明,CAS具有比CTS絮凝效果好、用量少、pH值适用范围广等优点.CAS絮凝效能受胶体颗粒性质的影响小,对自来水和蒸馏水配置的高岭土悬浊液均具有较好的絮凝效能.中性条件下,CAS的最佳投加量仅为CTS的1/10.在pH值2.0-11.0范围内,CAA对浊度的去除率在95%左右.CAS投加量与原水浊度的关系为:投加量低于0.5nag·L-1时,絮凝效果随原水浊度的升高降低;投加量大于0.5 mg·L-1,浊度去除率随原水浊度的增大而提高;投加量超过1.0 mg·L-1后,对浊度(10～160 NTU)的悬浊;液浊度去除率均在85%以上.悬浮颗粒聚集状态的变化分析、颗粒ξ电位测定、絮体粒径分布测定及其形态结构的观察结果表明,电性中和、吸附架桥是CAS的主要絮凝作用机理,絮凝过程是多种机制共同起作用的动态变化过程.     

有机质、CaCl_2和MgCl_2对细颗粒泥沙絮凝沉降的影响

在CaCl2和MgCl2浓度为0~1.0mmol/L,泥沙浓度为10g/L时,用吸管法研究了有机质、CaCl2和MgCl2对细颗粒泥沙静水絮凝沉降的影响,结果表明,去除有机质后,细颗粒泥沙絮凝沉降加快,其絮凝所需的最佳电解质浓度降低;CaCl2和MgCl2的絮凝能力无明显差异,有机质含量对其几乎没有影响;在相同盐度下,细颗粒泥沙的絮凝沉降速度随电解质摩尔浓度的增大而增大.     

不同电荷的聚丙烯酰胺对焦化废水的絮凝性能研究

以聚合氯化铝铁(PAFC)为混凝剂,以阴离子型、阳离子型和非离子型聚丙烯酰胺(PAM)分别为助凝剂,研究了三种PAM对焦化废水的絮凝性能。从对废水初始浊度变化的适应性、絮凝剂用量、处理效果和处理费用等几个方面比较了三种PAM絮凝性能的差异,并对絮凝机理进行了分析。对于焦化废水的絮凝处理,发现三种PAM中非离子PAM具有最好的应用性。最后对非离子PAM的最佳用量及影响因素进行了考察。最佳条件下,浊度去除率可达85%以上,但是COD去除率较低为6%左右,这与悬浮颗粒对COD的贡献较小有关。     

不同条件的底泥回流对强化絮凝的影响

为探究不同条件的回流底泥对絮凝强化的影响,采用智能光谱散射分析仪（IPDA）对絮凝过程进行连续监测。通过分析出水浊度和絮体生长曲线,考察了底泥投加量、存放时间和底泥pH对底泥强化作用的影响。结果表明:底泥投加量对于絮体生长FI值（絮凝指数）影响不大,回流单倍底泥时,出水浊度降至1.3 NTU,较常规絮凝下降38%;底泥存放时间越长,絮体生长FI值越小,存放时间<3 d的底泥可保证出水浊度维持在2.0以下;底泥pH为3.0时,出水浊度低至1.2 NTU,酸处理后的底泥,其絮体生长变化曲线不稳定,FI值呈明显震荡波动趋势。回流单倍底泥时,底泥能够强化絮凝的去浊能力,絮体颗粒保持较大尺寸。底泥形成24 h内回流,絮体颗粒之间产生的相互作用力最大,能保持底泥的最大活性。过高或过低的底泥pH导致絮凝效果变差,最适宜的底泥pH为3.0左右。