淀粉改性阳离子多元共聚物对制浆造纸废水的处理

Posted 2023-01-12 共聚物

篇首语：少年辛苦终身事，莫向光阴惰寸功。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了淀粉改性阳离子多元共聚物对制浆造纸废水的处理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

以玉米淀粉、丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为原料，通过反相乳液三元聚合技术制得淀粉改性阳离子多元共聚物，利用该共聚物与聚合氯化铝(PAC)配合使用，对制浆造纸中段废水进行处理，考察pH值、药剂用量及沉淀时间等因素对CODcr、SS、色度去除率的影响，得出最佳实验条件.实验结果表明，当废水pH值为6～7、沉降时间为25min、聚合氯化铝最佳投药量为200mg/L、多元共聚物最佳投药量为8mg/L，处理后废水CODcr、SS、色度去除率分别达到94.8%、97.1%和93%.
0 引言
造纸工业是我国污染环境的主要行业之一，全国制浆造纸工业污水排放量约占全国污水排放总量的10%～12%，而排放污水中的化学耗氧量(COD)约占全国排放总量的40%～45%，居第1位.目前针对造纸生产过程中黑液碱回收技术、造纸白水的纤维回收技术均已比较成熟，因此造纸中段废水的污染处理成为人们共同关心并急需解决的问题.化学絮凝是废水治理的重要环节，传统的无机絮凝剂投量大、处理费用昂贵，仅仅用高分子絮凝剂也达不到应有的效果，若二者结合可使处理效果大幅度提高[2-3].本文作者以天然高分子淀粉与丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵合成一种新型的淀粉改性阳离子多元共聚物.这种共聚物与丙烯酰胺相比具有更强的捕捉能力和促沉作用[4-5].它与无机絮凝剂配合使用可以增加黏接架桥效能，具有强烈的拖拉、网捕作用，用其对造纸中段废水进行处理取得了良好的效果.该絮凝剂来源丰富、价格低廉、环保，具有工业推广价值.
1 实验
1.1 主要试剂及仪器
玉米淀粉，工业级；二甲基二烯丙基氯化铵(60%)，工业级，烟台开发区星火化工有限公司；丙烯酰胺，工业级，盘锦新建化学助剂有限公司；聚合氯化铝，工业级，市售；PHS-3C型酸度计，上海雷磁仪器厂；WGZ-200型浊度仪，上海精密仪器有限公司；DBJ-623六联电动搅拌器.
1.2 废水水质
废水样品为大连某造纸厂中段废水，CODcr=2158.7mg/L，SS=346mg/L，色度=128°，pH=6～8.
1.3 分析方法
COD的测定采用标准重铬酸钾法，SS采用重量法进行测定，pH值采用PHS-3C型酸度计测定，色度测定采用加拿大制浆造纸协会标准方法，即CPPA标准方法.
1.4 淀粉、丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)接枝多元共聚物的制备
将500mL的三口烧瓶置于恒温水浴锅中，加入一定量液体石蜡和乳化剂，通入氮气除氧，升温至45℃，搅拌直到乳化剂溶解到油相中.将30g的玉米淀粉加适量的去离子水搅拌、溶解、糊化后与15gDMDAAC和1gAM一同加入到反应器中，再加入少量引发剂过硫酸铵引发一段时间，另有5gAM水溶液加入到滴液漏斗中，以一定的速率滴加到反应器中，在恒温下搅拌4h.产物用无水乙醇沉淀破乳，再用丙酮洗涤，然后用减压抽滤装置对产品进行过滤，将过滤后的产品在50℃真空干燥箱中干燥24h.
1.5 实验方法
取6个相同体积的废水样，放在六联磁力搅拌器上，分别加入不同的絮凝剂，以90r/min速度搅拌后静置沉降25min.取上层清液测其CODcr值、色度值，并用滤纸抽滤记录沉降物量.
2 结果与讨论
2.1 聚合氯化铝(PAC)用量对处理废水效果的影响
向废水样中分别加入不同量的聚合氯化铝，以确定聚合氯化铝用量对造纸废水处理效果的影响.实验结果见图1.从图1可以看出，聚合氯化铝处理该造纸废水时其加入量在230mg/L时废水CODcr、SS和色度去除率较高，分别为78.9%、85%和81.3%，因此聚合氯化铝的最佳投入量为230mg/L.
2.2 混凝剂配比对处理废水效果的影响
将自制淀粉改性多元共聚物与无机絮凝剂聚合氯化铝复配使用处理造纸废水，确定二者的最佳配比对处理效果的影响。

向废水样中先分别加入230mg/L聚合氯化铝，一边搅拌一边分别加入不同量的自制淀粉改性多元共聚物.另取废水样加入200mg/L聚合氯化铝，重复上述操作，记录实验结果，以确定二者的最佳配比对处理效果的影响.实验结果见图2.由图2可知，当共聚物用量一定时，聚合氧化铝用量增加，混凝剂对水样的CODcr和SS去除率也增大，当共聚物用量达到8mg/L时，聚合氧化铝用量为200mg/L时即可达到最佳处理效果.这主要是由于聚合氧化铝为带正电荷的无机絮凝剂，共聚物为阳离子型大分子基团，二者由于协同效应使无机絮凝剂的用量有所减少就可达到最佳处理效果.因此当聚合氧化铝用量达到200mg/L、多元共聚物用量达到8mg/L时，CODcr、SS去除率分别为94.8%、97.1%，此后再增加用量各因素反而下降.这是由于共聚物的浓度过高将不利于其分子的伸展，影响其吸附和架桥作用，也不利于其本身的自由沉降.因此该混凝剂处理废水时的聚合氯化铝最佳用量为200mg/L，自制淀粉改性多元共聚物为8mg/L.

2.3 pH值对复合混凝剂处理废水效果的影响
用稀盐酸或氢氧化钠溶液调节pH值，先加入200mg/L聚合氯化铝，再边搅拌边加入8mg/L自制淀粉改性多元共聚物，以确定pH值对处理效果的影响，实验结果见图3.

由图3可知，用该复合混凝剂处理不同pH值造纸废水时，水样的CODcr、SS和色度去除率随着pH值的增大而逐渐增大，当pH值在6～7时CODcr、SS和色度去除率最高分别为94.8%、97.1%和93%，此后随着pH值的增大各因素反而下降.因此，该复合混凝剂处理此种造纸废水的最佳pH值为6～7.
2.4 沉降时间对复合混凝剂处理废水效果的影响
向废水样中先加入200mg/L聚合氯化铝，边搅拌边加入8mg/L自制淀粉改性多元共聚物，搅拌后静置沉降不同时间，以确定本实验的最佳沉降时间.实验结果见图4.

由图4可知，自制淀粉改性多元共聚物与聚合氯化铝混凝剂处理该造纸废水时，水样的CODcr、SS和色度去除率随着沉降时间的增大而逐渐增大，沉降时间为25min时效果最好，超过该时间其值变化不大.因此用该复合混凝剂处理此种造纸废水的最佳沉降时间为25min.
3 结论
以玉米淀粉、丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为原料，通过反相乳液三元聚合技术制得淀粉改性阳离子多元共聚物，利用该多元共聚物与聚合氯化铝配合使用，因其具有较高的阳离子化度而对废水进行处理时取得良好的效果，具有工业应用价值.用其对造纸废水处理的最佳用量分别是聚合氯化铝为200mg/L，自制淀粉改性阳离子多元共聚物8mg/L，最佳pH值为6～7，最佳沉降时间为25min.
应用该混凝剂不用调节pH值就可处理大连某造纸厂造纸废水，利用最佳工艺条件处理该厂造纸废水后各项指标为：CODcr=112.3mg/L，SS=10.4mg/L，色度=8°.达到国家二级污水排放标准.