【摘要】： 在當(dāng)前的環(huán)境治理尤其在廢水處理中,天然無(wú)毒的高分子有機(jī)化合物殼聚糖的使用成為人們研究的熱點(diǎn)。本論文制備了幾種殼聚糖復(fù)合劑,研究其吸附性能和機(jī)理,并利用殼聚糖優(yōu)良的吸附和絮凝的特性,與無(wú)機(jī)混凝劑復(fù)配,考察它在給水處理及污泥脫水上的應(yīng)用。 殼聚糖(CTS)是甲殼素脫乙酰基后的產(chǎn)物,制備原料豐富、無(wú)毒、易于生物降解。殼聚糖分子中豐富的氨基和羥基,具有較強(qiáng)的吸附、配位作用,殼聚糖復(fù)合吸附劑具有吸附染料分子、金屬離子和蛋白質(zhì)分子的能力。殼聚糖分子中存在游離氨基,在稀溶液中被質(zhì)子化,使分子鏈上帶大量正電荷,成為一種典型的陽(yáng)離子絮凝劑,它兼有電中和和吸附絮凝的雙重作用,即高分子鏈上的陽(yáng)離子活性基團(tuán)與帶負(fù)電荷的膠體微粒相互吸引,降低中和膠體微粒的表面電荷,同時(shí)壓縮了擴(kuò)散層而使膠體微粒脫穩(wěn),并借助高分子鏈的吸附粘結(jié)和架橋作用而產(chǎn)生絮凝沉降。 水溶性染料一般都是極難降解的小分子有機(jī)物,常用的生物法處理、氧化處理效果不好,或不易操作。分別以膨潤(rùn)土和珍珠巖粉為載體,負(fù)載1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的殼聚糖或羧甲基殼聚糖,制得的復(fù)合吸附劑均對(duì)活性染料具有一定的脫色效果,其中膨潤(rùn)土負(fù)載殼聚糖吸附劑對(duì)活性大紅B-3G、活性深蘭B-2GLN、活性黑B-GRFN、活性墨綠B-4BLN四種染料飽和吸附量分別為:11.850mg·g~(-1)、7.760mg·g~(-1)、7.276mg·g~(-1)、8.362mg·g~(-1),高于珍珠巖粉吸附劑,并且其等溫吸附曲線(xiàn)更符合Langmuir模型,為利用天然硅鋁礦原位修復(fù)染料污染土壤提供了理論依據(jù)。負(fù)載羧甲基殼聚糖對(duì)染料的吸附容量最大,但價(jià)格較高。另外,實(shí)驗(yàn)表明纖維素復(fù)合殼聚糖吸附劑對(duì)酸性大紅具有很好的吸附性能,吸附速度比較快,對(duì)該吸附動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)利用一級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)Lagergren方程進(jìn)行擬合,求得一級(jí)速率常數(shù)為0.884 h~(-1)。 通過(guò)用自制的珠狀凝膠殼聚糖樹(shù)脂對(duì)牛血清白蛋白的吸附實(shí)驗(yàn)可知,pH值、反應(yīng)時(shí)間、投加量及離子強(qiáng)度對(duì)蛋白吸附量有影響。對(duì)水中Cd~(2+)、Al~(3+)的吸附試驗(yàn)表明,對(duì)水中Cd~(2+)、Al~(3+)的吸附容量分別是254.5mg·g~(-1)、49.0mg·g~(-1)。吸附的本質(zhì)是配位反應(yīng),通過(guò)紅外光譜、光電子光譜法表征,CTS-Cd(Ⅱ)配合物的結(jié)構(gòu)是1個(gè)Cd~(2+)與殼聚糖分子中的兩個(gè)氨基上的N原子、兩個(gè)羥基上的O原子形成4個(gè)配位鍵結(jié)構(gòu)的配合物,對(duì)Al~(3+)的吸附是殼聚糖通過(guò)氨基上的N原子和Al~(3+)配位。 分別以高嶺土模擬水樣和黃河預(yù)沉后的原水為目標(biāo)水樣,考察殼聚糖助凝效果。通過(guò)對(duì)模擬水樣的正交實(shí)驗(yàn),確定影響混凝效果的主次因素順序和水力條件;通過(guò)對(duì)黃河預(yù)沉后的原水的絮凝實(shí)驗(yàn),分析了PAC投加量、CTS投加量、pH值、CTS分子量等因素對(duì)水中濁度、COD_(Mn)去除率的影響,并與活性硅酸的助凝作用進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明聚合鋁PAC和殼聚糖CTS具有協(xié)同作用,PAC投加量35mg·L~(-1),CTS投加量0.15mg·L~(-1),殼聚糖助凝效果顯著,濁度和有機(jī)物的去除均明顯提高。通過(guò)測(cè)定絮凝過(guò)程中的Zeta電位變化曲線(xiàn),說(shuō)明殼聚糖溶液在pH=3-8的范圍內(nèi)均能保持正電性,在一定濃度的范圍里,Zeta電位幾乎不變,表明殼聚糖的絮凝以吸附架橋?yàn)橹?電性中和為次。利用掃描電鏡觀察了絮體的結(jié)構(gòu)形貌,通過(guò)顯微攝像系統(tǒng)及圖像分析系統(tǒng)觀察了CTS助凝前后絮體的形態(tài),通過(guò)雙對(duì)數(shù)法計(jì)算了單加PAC、PAC/CTS復(fù)合絮凝處理水樣后絮體的分形維數(shù)分別為1.294和1.385。 試驗(yàn)過(guò)程中設(shè)計(jì)一套測(cè)定污泥比阻的裝置,通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),聚合鋁PAC、殼聚糖CTS對(duì)活性污泥都有調(diào)理作用,均能改善污泥的脫水性能�？紤]到殼聚糖的價(jià)格較高,將二者復(fù)合使用,能夠更好的發(fā)揮無(wú)機(jī)和有機(jī)絮凝劑的優(yōu)點(diǎn)又避免了兩者的不足,污泥比阻最先達(dá)到低點(diǎn),濾速較快而且有助于減少金屬污泥的生成。對(duì)水廠(chǎng)排泥水污泥進(jìn)行脫水干化處理時(shí),選擇粉煤灰作調(diào)理劑為好。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類(lèi)號(hào)】：X703
【圖文】：

圖 1-1 飲用水常規(guī)處理流程示意圖Fig.1-1 Sketch of drinking water treatment甲殼質(zhì)，又稱(chēng)甲殼素（Chitin），是許多低等動(dòng)物，特別是節(jié)肢動(dòng)物如，蟹、昆蟲(chóng)類(lèi)，蜘蛛類(lèi)外殼的重要組成部分，也存在于低等生物如真，藻類(lèi)的細(xì)胞壁中。甲殼素的結(jié)構(gòu)與纖維素類(lèi)似，溶解性很差，化學(xué)性

圖 1-4 殼聚糖-Co（Ⅱ）配合物結(jié)構(gòu)Fig.1-4 Structure of CTS-Co（Ⅱ）吸附作用。Guibal EP[70]P的研究表明，在糖凝膠對(duì)鉬酸鹽、礬酸鹽的吸附量達(dá)糖凝膠，在一定條件下，能較好地去

.2.2.4 纖維素復(fù)合殼聚糖吸附劑的制備 稱(chēng)取 1g 殼聚糖溶于 500ml 1%的鹽中，緩慢加入 10g 纖維素，邊加邊攪拌，50℃條件下攪拌 1h，緩慢加入 5的 NaOH 調(diào)節(jié) pH＝8，使殼聚糖完全析出，負(fù)載在纖維素上，過(guò)濾，水至中性，100℃烘干，粉碎過(guò) 60 目篩。樣品圖片見(jiàn)圖 2-5。

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2 王晨波;陳南;陳庭理;;巖漿磷灰石對(duì)含鉛(Pb~(2+))污水處理的實(shí)驗(yàn)研究[J];應(yīng)用化工;2011年07期

3 劉成國(guó);陳瑤;王冬冬;羅揚(yáng);;糖基化亞硝基血紅蛋白制備工藝優(yōu)化[J];食品科學(xué);2011年16期

4 吳永軍;;利用纖維素酶降解水溶性殼聚糖的研究[J];荊楚理工學(xué)院學(xué)報(bào);2011年05期

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