阳离子淀粉对染料废水絮凝性能的研究

Posted 2023-01-12 絮凝

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﹕采用陽离子淀粉作為絮凝劑對染料廢水進行處理，研究其絮凝性能﹒探討了陽离子淀粉的用量、廢水pH及絮凝時間和溫度對絮凝效果的影響，确定了陽离子淀粉處理染料廢水的最佳條件﹒試驗結果表明﹕陽离子淀粉對染料廢水有較好的絮凝效果，其絮凝效果与聚鋁絮凝劑相近﹒
關鍵詞﹕陽离子淀粉﹔絮凝劑﹔染料﹔脫色率
陽离子淀粉是一類重要的淀粉衍生物，是由胺類化合物与淀粉分子中的羥基反應生成具有氨基的淀粉醚﹒因氮原子上帶有正電荷，故稱為陽离子淀粉，
其實用性的關鍵正是在于它對帶陰電荷的物質有親合性﹒因為活性、直接、酸性等染料含有陰電荷基團(如羧基、磺酸基等)，所以陽离子淀粉可作為絮凝劑用
于染料廢水處理中﹒
1 試驗
1﹒1 藥品和儀器
藥品﹕陽离子變性淀粉(自制，取代度為0﹒289)﹔弱酸性艷藍、直接桃紅12B、還原黃G、分散紅玉SE-GH、活性艷紅(均為工業品)﹒
儀器﹕AY220 型電子分析天平﹔721 型分光光度計﹔電動攪拌器﹔儀表恒溫水浴鍋﹒
1﹒2 配制染料廢水
分別取弱酸性艷藍、直接桃紅12B、還原黃G、分散紅玉SE-GH、活性艷紅染料各 0﹒1g放入不同燒杯中，然后分別加入1L水，配成 0﹒1 g/L的染料廢水﹒取弱酸性艷藍、直接桃紅12B、還原黃G、分散紅玉 SE-GH、活性艷紅染料各 0﹒02g 放入同一燒杯中，加入1L 水，配成 0﹒1 g/L 的混合染料廢水﹒
1﹒3 絮凝
取染料廢水 0﹒1L加入燒杯中，調節pH值，然后加入一定量的陽离子變性淀粉，在250 r/min條件下快速攪拌3min后在 50r/min條件下慢速攪拌15min，靜置沉降一定時間﹒
1﹒4 脫色率
取絮凝脫色染料廢水的上層清液，用分光光度計測其吸光度，同時与未經絮凝脫色染料廢水的吸光度進行比較，計算脫色率(D)﹕
D=A0- AI/A0 ×100%
式中﹕A0 為需要處理染料廢水的吸光度值﹔AI 為處理后染料廢水上層清液的吸光度值﹒
2 結果与討論
2﹒1 絮凝效果的影響因素
2﹒1﹒1 陽离子淀粉用量

由圖 1 可以看出，陽离子淀粉對不同染料廢水的脫色率不同，對還原黃 G 的脫色效果最好﹒陽离子淀粉絮凝劑用量為 0﹒2-0﹒5 g/L 時脫色率較高，再增加用量，脫色率反而降低，絮凝效果變差﹒原因是用量少時，絮凝劑与廢水中懸浮粒子通過電荷中和与粒子間橋連作用生成絮凝体沉淀﹒隨著用量的增加，因橋連作用所必需的离子被絮凝劑所包裹，使橋連變得困難，絮凝效果降低﹒陽离子淀粉的最佳用量為 0﹒2 g/L﹒
2﹒1﹒2 pH 值

由圖 2 可以看出，陽离子淀粉的絮凝效果受 pH值的影響，在酸性條件下，絮凝效果較好，鹼性條件下的絮凝效果較差﹒陽离子淀粉的取代基帶正電荷，電中和能力較強，易使膠体粒子脫穩，再通過高分子的特殊网狀架橋作用使膠体形成絮團而沉降﹒在鹼性條件下，絮凝劑水溶液呈鹼性，有大量的游离 OH-，中和了淀粉的陽离子電荷，從而降低了陽离子淀粉的絮凝效果﹒而在酸性條件下，溶液中含有大量的游离 H+，對陽离子淀粉的絮凝能力有促進作用，所以絮凝效果較好﹒由于廢水 pH 值在 6-7 時与在酸性條件下的絮凝效果相差不大，因此選用廢水 pH 值為 6-7 時進行絮凝試驗﹒
2﹒1﹒3 絮凝時間

由圖 3 可以看出，延長絮凝時間，絮凝效果變好，但 30 min 后脫色率變化不大﹒所以确定最佳絮凝時間為 30 min﹒
2﹒1﹒4 溫度

從圖 4 可以看出，溫度對絮凝效果無影響﹒所以選擇在常溫條件下進行絮凝試驗﹒
綜上所述，處理染料廢水的最佳工藝為﹕pH 值 6-7，常溫，絮凝劑用量 0﹒2 g/L，絮凝時間 30 min﹒
2﹒2 絮凝效果比較
目前比較常用的絮凝劑主要是聚鋁絮凝劑﹒本試驗選聚鋁絮凝劑与陽离子淀粉進行絮凝效果比較﹒參照陽离子淀粉的最佳絮凝工藝處理染料廢水，結果如表1所示﹒

由表 1 可知﹕陽离子淀粉對還原和分散染料的絮凝效果較好，脫色率達到 96%以上﹔對活性、酸性、直接染料的絮凝效果一般，脫色率在 55%左右﹒原因是還原和分散染料屬于不溶性染料，它們在廢水中以顆粒形式存在，通過陽离子淀粉絮凝劑的吸附、中和、架橋作用易形成較大的絮凝体沉降下來﹔而活性、酸性、直接染料屬于真溶性染料，它們在廢水中以分子狀態存在，与還原和分散染料相比，不易形成較大絮凝体﹔陽离子淀粉對混合染料廢水的脫色率為 75﹒3%，优于對活性、酸性、直接染料的絮凝能力，低于對還原和分散染料的絮凝性﹒
另外，在相同的絮凝條件下，陽离子淀粉和聚鋁絮凝劑對酸性染料、還原染料、分散染料、混合染料廢水的絮凝性能相差不大﹔處理直接染料廢水時，聚鋁
絮凝劑明顯优于陽离子淀粉﹒
3 結論
陽离子淀粉處理染料廢水有較好的絮凝效果，其絮凝效果与聚鋁絮凝劑相似﹒在廢水 pH 值為 6-7，陽离子淀粉(取代度為 0﹒289)用量為 0﹒2 g/L，在 250 r/min條件下快速攪拌 3 min 后在 50 r/min 條件下慢速攪拌15 min，靜置 30 min 的絮凝條件下可以獲得較佳的絮凝效果﹒
參考文獻﹕
1鄧宇，淀粉化學品及其應用[M]﹒北京﹕化學工業出版社，2003﹒144-145﹒
2魯玉俠，蔡妙顏，閆向陽﹒交聯陽离子淀粉的制備及其脫色性能研究[J]﹒廣東化工，2005
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