阳离子聚丙烯酰胺类絮凝剂PAD的合成及优化

为了提高阳离子絮凝剂的絮凝性能,选用阳离子疏水表面活性单体DBC和亲水单体AM,以EDTA-2Na为络合剂,以AIBN和APS-NaHSO₃为复合引发剂,采用水溶液聚合法制得一种新型阳离子聚丙烯酰胺类絮凝剂P(AM-DBC) (PAD)。此方法具有工艺操作简单、无需添加其他模板和表面活性剂、产物的相对分子质量高和转化率高等优势。单因素实验结果表明,当总单体质量分数为40%、单体摩尔比n(AM)∶n(DBC)=7∶3、pH=4.0、反应温度为60 ℃、EDTA-2Na的浓度为0.5%时,产物PAD的特性黏数为1 018.7 mL·g⁻¹,转化率可达97.2%。采用响应曲面法的Box-Behnken模型对实验参数进行了优化,根据预测出的实验参数,修正后进行了平行实验。当总单体质量分数为42%、EDTA-2Na的浓度为0.56%、pH=4、反应温度为60 ℃时,合成的PAD的特性黏数为1 027.1 mL·g⁻¹,预测值与实验值的误差仅为0.497%,可以较好地吻合,从而得到PAD的最优制备方法。制备的PAD性能优良,为工业化生产提供了依据,可以广泛应用于含油废水的处理。     

采用阳离子聚丙烯酰胺改善污泥水解液的脱水性能

针对市政污泥水解液脱水困难的问题,研究了阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）的投加量、水解液pH值、调理温度、搅拌转速等对污泥水解液脱水性能的影响。结果表明,当CPAM投加量为0.1%,水解液pH值为12.5,调理温度为50 ℃,搅拌转速为100~150 r·min-1时,污泥水解液的脱水效果最佳,无锡和天津两地污泥水解液的毛细吸水时间（CST）分别下降98.43%和98.01%,调理前后,污泥粒径、Zeta电位、污泥黏度及絮体形态也获得明显改善,同时95%以上的污泥蛋白质保留在清液中,有利于污泥蛋白质的后续回收。     

阳离子聚丙烯酰胺改性粉煤灰对印染废水的脱色性能研究

在聚丙烯酰胺阳离子化反应体系中投加粉煤灰,制备了阳离子聚丙烯酰胺改性粉煤灰(简称改性粉煤灰),研究了聚丙烯酰胺和粉煤灰配比、改性温度对改性粉煤灰脱色性能的影响。用改性粉煤灰对模拟印染废水和实际印染废水进行了混凝脱色处理。结果表明,当未调节pH、改性粉煤灰投加量为3mL、反应时间为5min左右时,200mL模拟印染废水的脱色率均达到85%左右;调节pH为10时,同等条件下,实际印染废水的脱色率大于95%,比原粉煤灰均有很大程度的提高。     

分子筛吸附法脱除废水中的聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺(PAM)用于油田驱油产生大量难处理的含聚废水。以分子筛为吸附剂处理含聚废水,研究分子筛类型(Y、Beta和ZSM-5,H型和Na型)和物化性质对其吸附PAM性能的影响,并测定吸附等温线。结果表明,吸附性能顺序为Beta>Y>ZSM-5,H型优于Na型。H-Beta对PAM的吸附来自分子筛中阳离子与PAM中阴离子的静电作用,Si—O和Al—OH与PAM中酰胺基的氢键作用。H-Beta开放的通道结构,较高的介孔比例和表面积,较强的酸性和良好的酸中心可接近性使其具有优异的吸附性能。SiO2/Al2O3=26的H-Beta对浓度为200 mg/L的PAM溶液,PAM脱除率可达95.2%。在低PAM平衡浓度时,PAM在H-Beta上的吸附符合Langmuir单层吸附特征,饱和吸附量达70.2 mg/g,在高浓度区域则由于PAM疏水缔合作用加强呈现多层吸附。     

水分散型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的絮凝性能及其机理

通过高岭土烧杯实验表征了P(CMTC-AM-DMC)的絮凝效率,考察了絮凝时间、介质酸度以及搅拌强度等因素对絮凝性能的影响,并借助絮凝-解絮凝-再絮凝过程中絮体的形态变化分析该絮凝剂的絮凝机理。结果表明:p H=6~8时,在150 r/min下搅拌20 min,絮凝效率大于90%;P(CMTC-AM-DMC)的絮凝效率及絮体沉降速度随搅拌强度增大而增大;300 r/min下搅拌5 min时,絮体沉降速度可达16 mm/s,继续增大搅拌速度,达到400 r/min时,絮凝效率在5 min内即可达到100%。P(CMTC-AM-DMC)絮体化程度较高,在高强度搅拌下破碎后,可迅速聚集恢复至初始状态,并迅速下沉,实现再絮凝。该絮凝剂在不同的p H下表现出不同的絮凝机理,p H=6时,借助电性中和、吸附架桥作用,絮凝效率较高,且絮体沉降较快;p H=10~12时,絮体沉降相对较慢,絮凝效率主要为颗粒卷扫的贡献。     

新型改性聚丙烯酰胺的合成及对污泥调理效果的研究

采用原位聚合法,在聚丙烯酰胺的聚合过程中引入金属离子进行改性,合成了一种新型改性聚丙烯酰胺.通过正交实验确定了改性聚丙烯酰胺的最佳合成条件.红外图谱显示,该聚丙烯酰胺是一种具有特殊结构的有机高分子化合物.以污泥脱水率和污泥比阻为考察指标,研究了改性聚丙烯酰胺对污水处理厂剩余活性污泥脱水性能的影响,结果表明,在每1000...     

采油污水中聚丙烯酰胺的化学降解特性研究

通过模拟实验测定采油污水中聚丙烯酰胺(PAM)的相对分子质量的变化,判断其降解程度。实验研究了光催化氧化、含盐量、氧化剂等化学因素对聚丙烯酰胺降解的影响,从而得到聚丙烯酰胺在采油污水中的一些化学降解特性,为采油污水中聚丙烯酰胺的脱除提供判断和依据。     

改性聚丙烯酰胺固定化苯酚降解菌的研究

利用自制的改性聚丙烯酰胺为载体包埋苯酚降解菌,考查了该载体对细胞性能的影响,比较了4种固定化方法--改性聚丙烯酰胺法、聚丙烯酰胺法、海藻酸钙法和聚乙烯醇-海藻酸钙法包埋微生物细胞的优劣.实验结果表明,单体丙烯酰胺经改性后制得的改性聚丙烯酰胺对微生物细胞活性无影响.以其为载体固定苯酚降解菌,其细胞相对活性比聚丙烯酰胺法高出了42.4%;比海藻酸钙法高出了16.4%;比聚乙烯醇.海藻酸钙法高出了44.3%,表明改性聚丙烯酰胺包埋细胞更有利于细胞的增殖和活性恢复.重复应用实验表明,改性聚丙烯酰胺法得到的细胞凝胶,机械强度好,有弹性,可多次重复利用.改性聚丙烯酰胺作为细胞固定化载体其优点是交联速度快、聚合放热温度低、在侧链发生交联反应、抗水解能力强、无毒、凝胶寿命长.     

聚丙烯酰胺在土壤上的吸附研究

采用静态吸附法研究了聚丙烯酰胺(PAM)在黄土、盐碱土上的吸附行为,考查了不同液固比、吸附时间对土壤吸附量的影响,得出了PAM在土壤上的吸附等温线.结果表明,PAM在土壤上有很强的吸附亲合力,在盐碱土、黄土上的吸附等温线都符合Langmuir吸附模式,在相同实验条件下,盐碱土饱和吸附量比黄土饱和吸附量大.     

絮凝与生物强化组合技术处理油田含聚污水

针对河南油田采油污水,室内选择4种常用无机絮凝剂与阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)复配,筛选出最佳的絮凝剂用量:聚合氯化铝(PAC)用量为300 mg/L,CPAM用量为10 mg/L。研究了投加HPAM降解菌对油田含聚污水中COD的去除效果,优选出2株以聚合物(HPAM)为唯一碳源的降解菌,通过分子生物学16SrDNA鉴定,XL-1和XL-2菌分别为苏云金芽孢杆菌和溶血不动杆菌。实验结果表明,在温度为30℃,pH为7.5,降解72 h的条件下,XL-1菌的B/C增大了0.11,COD去除率提高了11.03%;XL-2菌的B/C增大了0.07,COD去除率提高了6.3%。油田污水经絮凝-生物强化组合工艺处理后,出水COD平均值为77.1 mg/L,总去除率为73.2%,絮凝段和生化段工艺的COD去除率分别为54.1%和19.1%,达到《污水综合排放标准(GB/T 8978-1996)》排放标准。     

Fenton氧化对制浆造纸废水分子量及可生化性变化的影响

以制浆造纸废水的初沉池出水为研究对象,对不同剂量的Fenton氧化试剂处理制浆造纸厂初沉废水的效果进行了研究,初沉废水中的分子量大于10 000的有机污染物含量占到83%,废水可生化性较差;在Fe2+与H2O2的摩尔比为1∶5,废水pH为3.5的条件下,H2O2(30%)投加量小于3.25 mL/L时,Fenton试剂的氧化效率更高;H2O2(30%)投加量为6.50 mL/L时,废水中污染物的去除率更高,其中废水COD的去除率为79.5%,AOX的去除率为75.3%,色度去除率为97.5%,同时处理后废水中分子量在500~3 000之间的有机物含量占到82.98%,废水的BOD5/COD值提高到0.56。Fenton氧化作为前置技术处理制浆造纸废水,可以降低废水中的有机物分子量,减少废水的生物毒性,增加废水生物降解性,有助于后续生物处理的正常运行。     

顶空气相色谱法测定水体中的低分子量胺类

选用在强碱性条件下加入电解质,使水体中的胺类进入气相,顶空进样至气相色谱分析。同时选用ＨＰ－１大口径毛细管柱及ＮＰＤ检测器分析,既保证了各低分子量胺类物质的分离,又保证定量分析的高灵敏度。本方法操作简单,灵敏度高,重复性好、适应范围广,对水中各胺类的最低检出浓度分别为：甲胺０．４μｇ／Ｌ、二甲胺０．４μｇ／Ｌ、三甲胺０．４μｇ／Ｌ、乙胺０．５μｇ／Ｌ。本方法可用于水和废水中低分子量胺类的测定。     

水解酸化+A/O工艺对石化废水不同分子量有机物去除效果评价

对某典型石化企业综合污水处理厂"水解酸化+A/O"处理工艺各单元出水不同分子量区间的有机物含量及光谱特性进行了表征。研究表明,石化企业综合污水处理厂各处理单元出水DOC以分子量1 kDa的有机物为主;处理工艺对废水COD、DOC和UV254的总去除率分别为84.58%、86.22%和72.92%,分子量1 kDa、3~5 kDa、10~30 kDa、30~100 kDa的DOC去除率达90%左右,分子量5~10 kDa和100 kDa的DOC增加了28.57%和43.90%;分子量1 kDa的UV254的去除率为76.27%;水解酸化池对分子量30~100 kDa的有机物去除率达90.87%,缺氧段对分子量1~3 kDa的DOC去除率达92.86%,缺氧出水分子量3~10 kDa和30~100 kDa的DOC浓度较水解酸化出水有较大增加,好氧段对缺氧段出水中分子量30~100 kDa、5~10 kDa和3~5 kDa的有机物有很好的去除作用,去除率分别为80.85%、43.46%和72.32%,而分子量1~3 kDa的DOC浓度有所增加。各出水在260~270 nm有紫外吸收峰。各分子量区间DOC的SUVA值随处理工艺沿程增大,废水有机物芳香度提高,UV253/UV203呈减小趋势。     

切削液废水处理过程中溶解性有机物分子质量分布和光谱特征的转化规律

以隔油-混凝沉淀-水解酸化-好氧共代谢为组合工艺处理切削液废水,探究各处理单元对不同种类有机物的转化规律和去除能力;对各处理单元出水中的溶解性有机物(DOM),采用超滤膜法进行分子质量分级,应用紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱等方法对各单元出水及其滤后液进行了分析。结果表明,隔油池出水DOM分子质量主要分布在<1 kDa小分子质量区间和>100 kDa的大分子质量区间,分子质量占比分别为46.04%、42.79%,混凝沉淀对大分子质量的DOM有较好的去除效果,混凝沉淀出水、水解酸化池出水、好氧池出水的DOM主要分布在<1 kDa区间。切削液废水处理过程中出现5个荧光峰,其中峰A和峰B可能为多环芳香烃和杂环化合物的混合物;峰C为石油类;峰D可能是废切削液中滋生的微生物和细菌的细胞物质及其分泌物或单环芳香烃;峰E可能为杂环化合物或多环芳烃类腐殖酸。经一级处理(隔油和混凝沉淀)后峰A和峰B的去除率分别为60%和35%;峰C和峰D去除率均大于99%。经二级处理(水解酸化和好氧共代谢),峰A和峰B的去除率分别为23%和48%。该工艺流程对切削液废水中的有机物有较好的去除效果,石油类、COD、TOC、BOD₅的总去除率可达99.99%、98.81%、98.74%、99.78%,达到了《污水排入城镇下水道水质标准》中的B级标准。     

聚丙烯酰胺作为唯一碳源的好氧和厌氧生物降解

油田为提高原油采收率而采用聚合物驱油作业,产生的采出水中残留着阴离子型高分子质量聚丙烯酰胺(PAM)。废水中PAM和淀粉共存时PAM可发生碳链断裂和生物降解,然而以PAM作为唯一碳源的生物降解性还不清楚。利用好氧悬浮污泥和厌氧升流式反应器,分别处理PAM为唯一碳源的模拟废水(水力停留时间(HRT)为2 d,PAM浓度为200 mg·L^-1),结果表明,好氧反应器出水的PAM浓度和黏度均没有降低,同时运行84 d后污泥流失,造成系统崩溃。而厌氧反应器出水PAM浓度和黏度分别降为169.81 mg·L^-1和1.50 mPa·s,流场流分离耦合多维角度激光光散射分析发现PAM的分子质量从2.17×10⁷ Da降低到3.35×10⁶ Da,表明厌氧条件下可以利用PAM作为唯一碳源进行生物降解,并发生碳链断裂。延长HRT从2~8 d可以提高利用PAM作为唯一碳源的厌氧处理效果,出水分子质量进一步降低到1.60×10⁶ Da,同时黏度也从1.50 mPa·s降低到1.21 mPa·s。串联生物膜反应器也可以提高利用PAM作为唯一碳源的厌氧生物处理效果,在HRT为4 d条件下PAM的分子质量和黏度降低到1.87×10⁶ Da和1.26 mPa·s。     

3种纳米材料对低分子质量有机酸淋洗铅、锌和镉效率的影响

新型高效淋洗剂的筛选是土壤重金属淋洗修复技术的基础之一。通过振荡淋洗法研究了纳米二氧化钛（TiO2）、碳纳米管（C）和纳米二氧化硅（SiO2）与柠檬酸和酒石酸组合改性后对2种铅锌矿区土壤的淋洗效率。结果表明,单一柠檬酸对土壤Pb、Zn和Cd去除率最高为71.28%、61.09%、57.40%,而单一纳米材料对3种重金属去除率均小于2%;2种有机酸与纳米材料改性后的重金属淋洗率与单独淋洗差异显著（P2浓度升高,2种有机酸对2种土壤中Pb的去除率显著降低（P2能够明显提升2种有机酸对土壤Pb、Zn和Cd的去除率（P2分别在0.04 mol·L-1和0.10 mol·L-1时提高柠檬酸对3种金属的去除率达13.1%~25.1%和13.5%~26.8%。     

低分子量有机酸对氧化亚铁硫杆菌影响

氧化哑铁硫杆菌生物淋滤修复重金属污染土壤研究报道很少,因为该菌对低分子量有机酸敏感.研究 6 种低分子量有机酸(甲酸、乙酸、丙酸、草酸、苹果酸和柠檬酸)对嗜酸性氧化哑铁硫杆菌 R2 氧化 Fe2 的影响,且利用高效液相色谱法测定沈阳冶炼厂和张士灌区重金属污染土壤中低分子量有机酸的浓度.结果表明,6 种有机酸对 R2 氧化能力均具有抑制作用,且抑制顺序为:甲酸乙酸丙酸草酸苹果酸柠檬酸.其中 R2 对甲酸最敏感,甲酸浓度为0.064 mmol/L时,抑制率达到 60%;浓度为 0.254 mmol/L时,R2 氧化Fe2 的能力完全被抑制.液相色谱分析可知,冶炼厂和张士灌区土壤中有机酸的浓度很低,其中草酸含量最高,分别为 0.04和 0.149 mmol/L.尽管氧化亚铁硫杆菌对低分子量有机酸很敏感,但是试验土壤中低分子量有机酸的浓度远远低于硫杆菌的耐受限度.因此,分离菌株 R2 有望应用于重金属污染土壤的修复.