【屠宰污水處理】環(huán)保天然高分子水處理劑在含鉻廢水處理中的應(yīng)用
環(huán)保可用作吸附劑的天然高分子及其衍生物主要有:纖維素、淀粉、木質(zhì)素、殼聚糖、單寧、蛋白質(zhì)和藻類。這些天然高分子物質(zhì)對(duì)鉻有一定的吸附性能,且原料來(lái)源豐富,價(jià)格低廉,選擇性大,投藥量小,安全無(wú)毒,可以完全生物降解,無(wú)二次污染,不受ｐＨ值變化影響,因此在眾多吸附劑的研究開發(fā)中備受關(guān)注。70年代以來(lái),美、英、法、日和印度結(jié)合本國(guó)天然高分子資源,重視化學(xué)改性天然有機(jī)高分子吸附、絮凝劑的研制,我國(guó)天然高分子資源極為豐富,但相對(duì)而言,這方面的研究還較少。
1 以纖維素為原料
纖維素由葡萄糖單元組成,每個(gè)葡萄糖單元有3個(gè)具有活性的醇羥基,通過(guò)這些羥基的酯化、醚化、氧化、交聯(lián),以及與丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等進(jìn)行接枝共聚等反應(yīng),可以制備改性纖維素。改性后的纖維素吸附點(diǎn)增多,從而吸附能力大大加強(qiáng)。
1.1 以棉纖維為原料
近年來(lái),纖維素類吸附劑應(yīng)用日趨廣泛。在天然纖維上接枝離子交換功能基團(tuán)后,可產(chǎn)生具有吸附功能的離子交換纖維。這類纖維其特點(diǎn)是:比表面積大,對(duì)大分子的交換容量大;交換基團(tuán)只要分布在纖維表面,交換過(guò)程基本不受固相內(nèi)擴(kuò)散限制,交換速度快,易達(dá)到平衡。以棉纖維為原料制備交換劑的研究較多,用不同的方法將脫脂棉用乙二胺胺化,可得到陰離子交換纖維和乙二胺螯合棉纖維。動(dòng)態(tài)吸附性能的研究表明,在Ｃｒ(Ⅵ)濃度為40ｍｇ/Ｌ時(shí),用陰離子交換纖維對(duì)Ｃｒ(Ⅵ)的最大吸附量為35.9ｍｇ/ｇ,而且Ｃｒ(Ⅵ)易于洗脫,如用8ｍｌ的氫氧化鈉(0.2ｍｏｌ/Ｌ)溶液,洗脫速度4ｍｌ/ｍｉｎ,可將Ｃｒ(Ⅵ)完全洗脫;乙二胺螯合棉纖維只對(duì)痕量的ＣｒＯ2-4有吸附作用,由不同交聯(lián)度的聚丙烯接枝4-乙烯基吡啶離子交換纖維(ＰＰ-ｇ-4ＶＰ)所制的ＰＰ-ｇ-4ＶＰ和ＰＰ-ｇ-4ＶＰ-季銨鹽纖維,對(duì)Ｃｒ(Ⅵ)靜態(tài)吸附量大,分別達(dá)到6.5ｍｏｌ/ｇ和4ｍｏｌ/ｇ。將纖維棉進(jìn)行硅烷化處理后,負(fù)載磷酸三丁酯(ＴＢＰ),可制得性能良好的ＴＢＰ纖維棉,ＴＢＰ對(duì)Ｃｒ(Ⅵ)的吸附速度快、吸附能力強(qiáng)、吸附完全,并具有選擇性高、易于解脫、洗脫體積小及適用范圍寬等優(yōu)點(diǎn),巰基棉可吸附水中的Ｃｒ(Ⅵ),回收率可達(dá)98%左右。堿性功能纖維對(duì)Ｃｒ(Ⅵ)的交換吸附量比較高,最高達(dá)293ｍｇ/ｇ,其中ＰＶＡ-ｇ-4ＶＰ-季銨化纖維比日本樹脂吸附量高很多,它還具有很好的動(dòng)態(tài)吸附Ｃｒ(Ⅵ)的效果,穿透點(diǎn)前的鉻濃度近乎為零穿,透點(diǎn)突躍明顯。
用丙烯腈對(duì)棉花進(jìn)行改性,能得到球形羧甲基纖維素(ＳＣＡ-1)吸附劑,此吸附劑用于處理制革工業(yè)中的含鉻廢液,可回收廢液中的Ｃｒ(Ⅲ),不僅可解決鉻的污染問題,而且還能獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。湯麗鴛等人制得的磺酸型和羧酸型功能纖維對(duì)Ｃｒ(Ⅲ)的靜態(tài)吸附量在25～45ｍｇ/ｇ纖維的范圍,動(dòng)態(tài)吸附穿透曲線比相應(yīng)的樹脂好,但穿透點(diǎn)之前出口液中Ｃｒ(Ⅲ)濃度偏高。
1.2 以其它植物纖維為原料
自然界中的植物其主要成分是纖維素、木質(zhì)素、單寧等多聚糖類物質(zhì),因此它們同時(shí)具有纖維素、木質(zhì)素的吸附特性。
各種農(nóng)業(yè)廢棄物中含纖維素大約為30%～50%,這些固體廢棄物的大量排放和焚燒,不僅給環(huán)境帶來(lái)了污染,而且造成了大量資源的浪費(fèi)。若能利用農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物中的纖維素合成纖維素衍生物,既減少了因田間焚燒廢棄物產(chǎn)生的煙霧等污染環(huán)境,節(jié)約了工業(yè)原料,并可以提供廉價(jià)的產(chǎn)品。以稻殼為骨架材料制備含氮纖維,對(duì)Ｃｒ(Ⅵ)有很好的吸附能力。當(dāng)ｐＨ=2.5時(shí),對(duì)Ｃｒ(Ⅵ)的動(dòng)態(tài)飽和吸附容量為34.217ｍｇ/ｇ(干基);用10%的氫氧化鈉進(jìn)行洗脫可以再生,它是一種較為新型、高效、價(jià)廉的重金屬離子吸附劑。利用農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物麥稈、蕎麥皮、鋸末、稻殼中的纖維素制備纖維素強(qiáng)陰離子交換劑,模擬電鍍廢水中Ｃｒ(Ⅵ)的去除率的靜態(tài)方法的測(cè)定結(jié)果表明,該類纖維素強(qiáng)陰離子交換劑,特別是麥稈纖維素強(qiáng)陰離子交換劑對(duì)Ｃｒ(Ⅵ)有良好的吸附能力,吸附容量可達(dá)76.4ｍｇ·ｇ-1,是一種較好的吸附材料。
鋸屑等木材加工廢料具有很好的吸附性能,含有還原性和絡(luò)合性能的成分,可使重金屬離子Ｃｒ(Ⅵ)通過(guò)吸附、還原、絡(luò)合等作用被除去,木材加工廢料使用后可通過(guò)酸洗、離子交換等方式提取金屬離子Ｃｒ(Ⅵ)后再次使用。以鋸屑等木材加工廢料處理含Ｃｒ(Ⅵ)廢水,其對(duì)鉻離子的最大吸附量為1.6～2ｍｇ/ｇ。用甲醛和硝酸對(duì)木屑進(jìn)行改性,得到甲醛改性木屑和硝酸改性木屑,用2種改性木屑處理含鉻(Ⅵ)廢水,吸附率達(dá)到99.9%[17]。玉米棒子等一些天然的吸附劑也可以處理含鉻廢水,能有效去除水中的六價(jià)鉻,而且吸附性能較好。
樹葉中包含各種成分如多酚類、植物色素和蛋白質(zhì),這些成分是吸附重金屬離子的活性部位。Ｃｈｏ等人對(duì)34種針葉木的樹葉進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)它們吸收重金屬Ｃｒ離子的能力一般在2.74～5.22ｍｇ/ｇ之間,其中落葉松、銀杏、水松等顯示出很強(qiáng)的吸附鉻離子能力。
木材、鋸末及禾草等含碳廢料可以加工成黑炭,經(jīng)活化制成活性炭?；钚蕴勘砻娴暮豕倌軋F(tuán)同ＨＣｒＯ-4和Ｃｒ2Ｏ2-7形成各種氫鍵結(jié)合,從而達(dá)到吸附的目的。Ｋｏｂｙａ、Ｋｕｒｎｉａｗａｎ分別用榛子殼和椰子殼制成活性炭來(lái)吸附水溶液中的Ｃｒ(Ⅵ)和電鍍廢水中的Ｃｒ(Ⅵ)。Ｂｉｓｈｎｏｉ用活性稻殼碳和活性礬土作為Ｃｒ(Ⅵ)的吸附劑。寧平等人在微波輻照下用氯化鋅法生產(chǎn)鋸末活性炭的方法,以此法生產(chǎn)的鋸末活性炭處理含鉻廢水,其性能優(yōu)于市售一級(jí)粉末活性炭,具有優(yōu)良的凈化效果。
2 以淀粉為原料
淀粉結(jié)構(gòu)與纖維素相似,分子帶有很多羥基,因此對(duì)其進(jìn)行一系列的改性也能達(dá)到吸附效果。接枝淀粉是淀粉的改性產(chǎn)物中的一種,是一種被廣泛應(yīng)用的新型材料。其結(jié)構(gòu)是以親水的、半剛性鏈為主鏈,以乙烯聚合物為支鏈。通常所使用的單體丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺等乙烯基類單體。可溶性淀粉與丙烯酸聚合制得的淀粉接枝丙烯酸,對(duì)重金屬離子Ｃｒ(Ⅵ)的吸附容量可達(dá)到42.23ｍｇ/ｇ,Ｃｒ(Ⅵ)去除率可達(dá)71.11%,兩性淀粉吸附劑也可有效地去除ＣｒＯ2-4。將氯乙酸接枝到交聯(lián)淀粉骨架上可制備羧甲基淀粉(ＣＭＳ)吸附劑,這種吸附劑對(duì)Ｃｒ3+的最大回收率可達(dá)96.1%。將丙烯腈單體接枝到交聯(lián)淀粉上,再經(jīng)過(guò)皂化制得的水不溶性接枝羧基淀粉聚合物,對(duì)去除體系中Ｃｒ3+有極好效果,去除百分率可達(dá)97.5%。以馬鈴薯淀粉為原料,經(jīng)苛化后,與丙烯酰胺接枝聚合,再引入叔胺基而制備絮凝劑。這種絮凝劑對(duì)制糖及制革廠廢水具有良好的絮凝作用。
3 以木素為原料
木素是由三種不同類型的苯丙烷單體通過(guò)脫氫聚合生成的無(wú)定形三維高分子聚合物。這三類苯丙烷單體為:對(duì)位香豆醇、松伯醇和芥子醇。因此木素成分復(fù)雜,分子量分布很廣,從幾百到上百萬(wàn),分子中含有醚鍵、碳碳雙鍵、苯甲醇羥基、酚羥基、羰基和苯環(huán)等。其結(jié)構(gòu)表明可以進(jìn)一步發(fā)生烷基化、羥甲基化、酯化、?；然瘜W(xué)反應(yīng),從而改善木素對(duì)吸附鉻離子的吸附性能。Ｌａｌｖａｎｉ用木質(zhì)素絮凝處理含Ｃｒ(Ⅵ)和Ｃｒ(Ⅲ)的水溶液,Ｃｒ(Ⅵ)的去除率達(dá)到63%,Ｃｒ(Ⅲ)去除率達(dá)到100%。
4 以甲殼素/殼聚糖為原料
將纖維素每個(gè)糖基上的羥基(-ＯＨ)換成乙酰胺基(-ＣＨ3ＣＯ-ＮＨ-)就成了脫乙酰甲殼素,又叫殼聚糖。在殼聚糖線性分子鏈上含有多個(gè)羥基和氨基,它們可將電子提供給含有空ｄ軌道的金屬離子Ｍｎ+螯合成穩(wěn)定的內(nèi)絡(luò)鹽,使之可去處水中的Ａｌ3+、Ｚｎ2+、Ｃｒ6+、Ｈｇ2+、Ｐｂ2+、Ｃｕ2+等多種有害金屬離子。環(huán)保生物加工過(guò)程實(shí)驗(yàn)室對(duì)殼聚糖分子印跡機(jī)理進(jìn)行了研究,提出了目前國(guó)內(nèi)外第一個(gè)殼聚糖吸附模型,并利用殼聚糖分子印跡技術(shù),在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了殼聚糖分子印跡樹脂的工業(yè)化,成功地用于皮革行業(yè)含鉻廢水處理,在山東建立了工業(yè)化裝置,皮革廠廢水鉻離子濃度由1500ｐｐｍ降到2ｐｐｍ,達(dá)到了國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
此文【屠宰污水處理】環(huán)保天然高分子水處理劑在含鉻廢水處理中的應(yīng)用關(guān)鍵詞：污水處理,污水處理技術(shù),污水治理,屠宰污水處理,環(huán)保天然高分子水處理劑在含鉻廢水處理中的應(yīng)用
