壳聚糖在污水处理中的应用研究_赵殿英
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第26卷第1期潍坊工程职业学院学报Vol.26No.1 2013年1月JOURNAL OF WEIFANG ENGINEERING VOCATIONAL COLLEGE Jan.2013doi:10.3969/j.issn.1009-2080.2013.01.028壳聚糖在污水处理中的应用研究赵殿英(潍坊职业学院,山东潍坊261041)摘要:壳聚糖是一种天然无毒的高分子聚合物,本身及其改性产品都具有很好的絮凝性能,在污水处理方面具有重要作用。
本文主要介绍了壳聚糖的絮凝原理及其在污水处理中的应用研究。
关键词:壳聚糖;絮凝原理;污水处理;应用研究中图分类号:X703文献标志码:A文章编号:1009-2080(2013)01-0086-03工农业生产的发展在给人类创造丰富财富的同时,也对环境造成了不同程度的危害,特别是水资源的污染问题,越来越受到人们的关注。
对污水处理方面的研究,也显得越来越重要。
目前污水处理的方法主要有物理法、化学法、物理化学法、生物法等,有些方法在处理污水的同时又造成了二次污染,有些方法投资大,不适于中小型企业。
因此低成本、易降解、无二次污染的污水处理方法成为污水处理方面研究的热点、难点。
壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化产物,生产原料丰富,生产工艺简单,价格便宜,安全无毒,容易降解,对水中的污染成分絮凝效果好,不会造成二次污染,这些特点使壳聚糖及其改性产品被广泛应用于污水处理中。
1壳聚糖处理污水的原理甲壳素广泛存在于蟹、虾的外壳中,属于天然高分子化合物,是多糖类,含量约为10% 30%,化学式为:(C6H11NO4)n,化学名称:聚-N-乙酰-D-葡糖胺,结构式如图1。
图1甲壳素结构式在甲壳素中加入40% 60%浓碱液,加热到80ħ 120ħ数小时,脱去乙酰基即得到壳聚糖。
壳聚糖化学名称为:(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖,是一种白色半透明的片状固体,为线型分子,分子链中含有游离的羟基(-OH)和氨基(-NH2),其结构如图2。
《文献检索与科技论文写作》作业壳聚糖的改性在水处理中的应用进展年级:学院:专业:高分子材料学生姓名:学号:指导教师:提纲0 引言壳聚糖是性能优异、应用广泛且具有开发价值的天然高分子絮凝剂。
虽然在应用中有一些不足,但可以通过物理或化学改性来提高其性能,拓展其应用范围。
本文主要介绍壳聚糖改性后在水处理中的应用进展。
1 壳聚糖的改性在饮用水处理中的应用从对氟离子的吸附及对浊度的降低介绍改性壳聚糖的应用效果;2 壳聚糖的改性在工业废水中的应用2.1 印染废水从对偶氮染料的吸附及对阳离子染料的吸附介绍改性壳聚糖的应用;2.2 重金属离子主要从对铜离子、对镍离子的吸附;对UO22+、Th4+的吸附及对Cr(VI)的吸附,来介绍改性壳聚糖的应用;2.3 造纸废水主要介绍接枝改性壳聚糖和壳聚糖微球对造纸废水的处理效果;3 壳聚糖的改性在城市污水和海水中的应用主要介绍改性壳聚糖对SS、浊度、BOD5及COD等的处理效果;4 结语与展望介绍目前的改性研究情况及未来研究的方向。
5 参考文献壳聚糖的改性在水处理中的应用进展--------郑州大学材料科学与工程学院14级高分子材料专业马舒颜摘要:本文阐述了壳聚糖絮凝剂改性后在水处理方面的应用进展,着重说明其在重金属离子处理、印染废水处理中的应用。
壳聚糖絮凝剂在水处理中应用极广,环境友好,从可持续发展角度来看有着巨大的发展潜力和研究意义。
关键词:壳聚糖的改性絮凝水处理0 引言水是人类生存最基本的需求,传统的水处理剂会在水中有残留,对人体健康及环境造成危害。
因此,兼具环境友好、可再生、来源广泛的绿色水处理剂备受关注。
而壳聚糖就是性能最为优异的的天然高分子材料之一。
壳聚糖是由自然界广泛存在的甲壳素经过脱乙酰作用得到的,又称脱乙酰甲壳素,一般而言,甲壳素的N-乙酰基脱去55%以上就可称为壳聚糖,其分子式为(C6H11NO4)N。
壳聚糖结构中含有大量活泼的氨基和羟基,在酸性溶液中能形成阳离子型聚电解质,有良好的絮凝作用;且可通过表面侵蚀、酶降解、溶解等多种降解方式进行可控性降解,无毒副作用;同时还具有很好的生物相容性、吸附性、吸湿性、成膜性、抵抗免疫反应性和抗菌性等,广泛应用于造纸、纺织、制革、工业废水处理;在医药、食品保健品等领域也发挥着巨大的作用。
目录摘要……………………………………………………………………... ABSTRACT…………………………………………………………………..绪论 (1)1 壳聚糖的结构和性质……………………………………..1.1 壳聚糖的结构…………………………………………..1.2 壳聚糖的性质..................................2 壳聚糖的改性及应用……………………………………..2.1 季铵化及应用……………………………………………2.2 O-酰化和N-酰化………………………………………..2.3. 羧基化反应及应用………………………………………2.4. 席夫碱反应及应用………………………………………2.5. 接枝共滚与交联及应用………………………………..3 壳聚糖及其衍生物在水处理中的应用…………………..3.1 在印染废水处理中的应用……………………………….3.2 在食品工业废水处理中的研究与应用………………….3.3 在造纸废水处理中的应用……………………………….3.4 在城市污水处理中的应用……………………………….4 实验………………………………………………………..4.1 主要实验仪器与试剂…………………………………….4.1.1 主要实验仪器……………………………………….4.1.2 实验试剂……………………………………………….4.2 实验准备4.2.1 配置实验废水…………………………………………4.2.2 配置实验试剂…………………………………………4.3 实验步骤与方法……………………………………………4.3.1 测定废水COD值的方法……………………………….4.3.2 COD-Cl-标准曲线的绘制……………………………..4.3.3 实验步骤……………………………………………….5 结论…………………………………………………………..5.1 壳聚糖处理废水实验………………………………………..5.2 丙烯酰胺改性壳聚糖处理废水实验………………………..5.3 壳聚糖与丙烯酰胺改性壳聚糖处理废水实验的总体总结.. 参考文献……………………………………………………………答谢……………………………………………………………….壳聚糖处理氯代有机废水技术研究专业:环境工程姓名:徐茂娟指导老师:刘娟丽摘要本文叙述了壳聚糖的结构、性质,壳聚糖的改性及其应用,及其壳聚糖在水处理中的应用。
壳聚糖吸附处理废水中微量铬(Ⅵ)
杨明平;李国斌
【期刊名称】《材料保护》
【年(卷),期】2003(36)12
【摘要】在静态条件下,研究了壳聚糖(CHT)对Cr(Ⅵ)的吸附,探讨了CHT吸附
Cr(Ⅵ)离子的最佳工艺条件及CHT的再生方法。
结果表明,CHT对Cr(Ⅵ)具有较好的吸附性能,吸附的最佳条件是:pH值3~4;废水中Cr(Ⅵ)离子浓度≤60mg/L;吸附时间8~10h。
利用CHT处理电镀厂含Cr(Ⅵ)废水,Cr(Ⅵ)离子吸附率达98%以上,且不影响水的本底浓度。
【总页数】2页(P37-38)
【关键词】壳聚糖;废水处理;电镀厂;含铬废水;吸附性能;吸附率
【作者】杨明平;李国斌
【作者单位】湘潭工学院化学工程系
【正文语种】中文
【中图分类】X781.103
【相关文献】
1.印迹与交联壳聚糖吸附水中微量Cr(VI)的对比试验研究 [J], 王劲松;陈思光;徐华;杨金辉;熊正为;彭瑞婷
2.壳聚糖(CHT)吸附溶液中微量铬(Ⅵ)的研究 [J], 符迈群;张萍
3.壳聚糖复合絮凝剂处理铬鞣废水中总铬的研究 [J], 黄晶雯; 郑顺姬
4.废水中的铬处理及铬吸附热力学研究现状 [J], 库尔班江·努尔麦提
5.含铬革废屑-壳聚糖-戊二醛对酸性红B1的吸附研究 [J], 王应红;张知锦;向清祥;张元勤
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壳聚糖生产废液的资源化处理壳聚糖生产废液的资源化处理壳聚糖是一种广泛应用于医药、食品、农业等领域的生物材料,其生产过程中产生的废液含有丰富的有机物和无机盐类,具有可再利用的潜力。
为了实现废液的资源化处理和减少对环境的影响,需要采取有效的处理技术。
一、废液成分分析壳聚糖生产废液主要由壳聚糖溶液、氢氧化钠溶液、氯化钠溶液等组成。
其中,壳聚糖溶液中含有大量的壳聚糖、醋酸、氯化钠等有机物和无机盐类。
二、废液处理技术1. 离子交换技术离子交换技术是一种将水中的离子通过交换树脂的离子交换作用使其被去除或分离的技术。
该技术可以将废液中的氢氧化钠和氯离子除去,同时对壳聚糖进行该解离,实现废液中壳聚糖的回收利用。
2. 超滤技术超滤技术是一种分离、分析分子量大于1,000道尔顿的组分的分离技术,该技术可用于分离壳聚糖溶液中的壳聚糖,同时去除溶液中的杂质和离子。
3. 生物反应器技术生物反应器技术是一种将废液中的有机物利用微生物生物降解达到废液资源化的技术。
采用微生物降解壳聚糖溶液可以使有机物降解为二氧化碳和水,并与微生物生长一同实现废液处理和壳聚糖回收。
三、废液处理的应用经过离子交换和超滤等技术的处理,壳聚糖的回收率高达95%以上。
回收的壳聚糖可以被制成多种产品,如构建组织工程骨、制作除臭剂、食品包装材料等,具有广泛的应用价值。
同时,废液经过生物反应器技术的处理可降解有机物,使得废液的处理后产物成为茶园灌溉、水肥复合等农业用水的源头。
该产物中含有大量的有机质和氮、磷等养分,可以有效地促进土壤肥力的提高和农作物的生长,实现废液的资源化利用和减少对环境的影响。
四、结论对壳聚糖生产废液的资源化处理已经成为一个重要的环境保护和可持续发展问题。
采用离子交换、超滤和生物反应器技术可以将废液中的有用成分分离和提取,实现壳聚糖的回收利用和废水的资源化。
这种处理技术不仅可以实现废液的净化和废物处理,还可以节约资源,促进可持续发展。
壳聚糖在水处理中的应用研究进展水资源是人类生存、发展不可或缺的重要资源,然而随着人口增长、工业化进程加速,水污染问题日益严重,给人类社会和自然环境带来巨大的威胁。
因此,研究和开发高效、环保的水处理技术成为全球范围内的热点和迫切需求。
壳聚糖,是一种天然的生物高分子材料,因其具有良好的生物相容性、可降解性和环境友好性而备受研究者的关注。
近年来,壳聚糖在水处理中的应用研究取得了一系列的进展,不仅在水污染物吸附、膜分离、净水技术等方面发挥着重要作用,同时也为解决水资源紧缺和水污染问题提供了新的解决途径。
首先,壳聚糖在水处理中的应用研究主要集中在吸附污染物方面。
壳聚糖具有丰富的氨基、羟基等官能团,可以与水中的重金属离子、有机物质等形成氢键、静电作用等吸附机制,从水中高效去除污染物。
研究表明,壳聚糖基材料可以选择性地吸附重金属离子,如铜、铅、镍等,同时对其它有益元素如钙、镁等无明显吸附作用,为净化水质提供了新的途径。
此外,壳聚糖也可以通过改性处理,提高其吸附性能和选择性,更好地应对水中复杂污染物的去除需求。
其次,壳聚糖在膜分离领域也取得了显著的研究进展。
通过将壳聚糖组装成膜状结构,利用其孔隙结构和表面特性,实现对水中微量污染物的高效分离和浓缩。
研究人员发现,壳聚糖膜具有较高的分离性能和抗污染能力,可以有效去除溶解性有机物、颗粒物等水污染物,为水处理领域的应用提供了新的技术手段。
此外,壳聚糖膜还可以通过改性处理,如交联、共混等方法,进一步提高其分离性能和稳定性,延长使用寿命。
另外,壳聚糖在净水技术方面也有着广阔的应用前景。
目前,工业废水和生活污水中的微量有机污染物成为严重的环境问题,对人类健康和自然生态造成潜在威胁。
壳聚糖通过改性处理后可制备成高效的吸附剂、催化剂等净水材料,可以有效去除水中的有机物质、重金属离子等污染物,提高水的净化效果。
此外,壳聚糖还可以与其他材料进行复合,如纳米材料、金属氧化物等,形成新型的复合材料,进一步提高净水材料的吸附和分解性能。
壳聚糖生产废液的资源化处理摘要:通过改进工艺流程,对壳聚糖生产中产生的废液综合治理,回收废液中的蛋白质和熟石灰,不仅解决了壳聚糖生产的环境保护难题,而且变废为宝,提高了经济效益。
Ca(OH)2回收率97%,蛋白质回收率90%,废液经VTBR二级生化处理-Fenton试剂氧化-反渗透除盐后出水COD小于25mg/L,浊度小于2NTU,可作为壳聚糖生产工艺洗涤水回用。
关键词:壳聚糖废水处理回收利用中水回用壳聚糖作为一种天然高分子絮凝剂,由于其自身结构上的特点,在水处理中已展现了良好的应用前景。
其在饮用水[1]及污水领域,如在对含重金属离子[9]、印染废水、乳化液[6]、食品加工[7,8]、城市生活污水[5]、有机酸[10]等废水进行处理时均展现了良好的处理效果。
但壳聚糖生产时,产生的工艺废水的特征为四高:高酸浓度、高碱浓度、高无机盐(主要是氯化钙等)含量和高有机物(主要是溶解性蛋白质、色素和脂肪等)含量。
导致壳聚糖生产工艺污染严重,同时大量有用资源被浪费。
而目前所采用的污染治理方法不是处理成本太高(精细法),就是二次污染和资源浪费严重(粗放法)[1、2] .因此,本文对壳聚糖生产废液进行污染治理与综合利用的新工艺—资源化处理工艺研究,调整和改进了壳聚糖的生产工艺流程,降低了酸碱消耗[11],回收了氢氧化钙、蛋白质等有用物质,并使洗涤水回用,具有明显的环境和经济效益。
1. 改进的工艺流程设计原理:针对传统工艺中存在反应时间长、浓碱消耗大、废液污染环境等问题,本文设计一套新的工艺流程,提出在静态浸润条件下制备壳聚糖[11],工艺流程示意图见图1.如图1所示,此工艺分为三个阶段,每个阶段可以在废水处理的同时回收有一定附加值的资源,具有明显的经济效益和环境效益。
本文主要阐述在本工艺基础上,壳聚糖生产废液的综合利用。
2.改进工艺分析2.1 稀酸脱钙阶段此阶段的废液中主要污染物为稀盐酸和氯化钙,用脱乙酰后的废碱液来调节该稀酸液的pH使之大于12,要达到此pH值,一般要消耗50%的前述碱液,得大量Ca(OH)2沉淀,收率97%.Ca(OH)2/壳聚糖产率质量比为2.22:1.2.2 稀碱脱蛋白阶段此阶段的污染物主要是NaOH 废液和蛋白质。
壳聚糖对废水中汞离子吸附作用研究作者:罗杨来源:《西部论丛》2018年第08期摘要:含汞废水的去除技术是目前环境保护领域研究的热点问题。
本文以高分子多糖类化合物壳聚糖为原料来处理某化工企业废水中的汞离子,考察了吸附剂浓度、吸附时间以及pH值对处理结果的影响。
得出壳聚糖浓度为0.05%,吸附时间15min,pH值为5时,汞离子吸附效率最好。
关键词:壳聚糖废水汞离子吸附随着社会和经济的快速发展,化工行业也得到了突飞猛进的进步。
基于目前国家对环境保护的重视,废水处理是化工企业面临的主要难题[1]。
汞离子是废水中常见的有毒有害重金属离子,一旦排入外界环境,会给整个生物链带来不可逆转的危害。
国家环保机构规定废水排放标准为0.05mg/L[2]。
近几年,汞离子去除技术发展速度较快,包括絮凝法、沉淀法、蒸发技术等[3]。
壳聚糖是经甲壳素脱乙酰化反应的产物,作为一种高分子多糖类化合物,分子中含有大量氨基和羟基,容易与重金属离子发生络合反应,产物为絮状沉淀,经过滤操作后可以有效降低水中重金属离子含量[4-5]。
然而实际操作过程中,吸附剂浓度、吸附时间和pH值均会对处理结果产生影响。
1 仪器与试剂1.1所用仪器原子分光光度计测量条件为负高压270V,灯电流8mA,400mL/min载气量。
1.2 实验试剂。
0.02%醋酸水溶液;壳聚糖;汞离子标准储备液,某化工厂工业废水试样2 实验过程取某化工厂所排出的工业废水,加入壳聚糖溶液,在振荡器上充分震摇,过滤后测定吸附前后废水中汞离子浓度,计算吸附率。
考察壳聚糖溶液浓度,吸附时间和pH值对废水中汞离子吸附效率的影响。
3 吸附机理壳聚糖吸附汞离子的化学反应机理是:甲壳素经脱乙酰化反应后生成的产物是壳聚糖,壳聚糖直链分子中含有大量的氨基和羟基,在酸性水溶液中,氨基上的孤对电子容易吸附带正电荷的汞离子,通过螯合作用捕捉金属离子。
壳聚糖吸附重汞离子后生成絮状的凝胶,沉淀后经过过滤步骤,可以将重金属汞离子从废水中分离出来。
壳聚糖絮凝剂在水处理中的应用研究进展摘要:随着经济的增长以及人们对物质文化追求的日益增加,我国工业的迅速发展,纺织产业、染整行业等规模不断扩大,工业废水污染日趋加剧,所以加强废水污染治理的工作十分紧迫。
本文将通过对我国在废水治理中使用的主要药剂材料和存在的问题进行分析,进而探讨壳聚糖作为絮凝剂在水处理中的应用。
关键词:壳聚糖;絮凝剂;废水处理;进展1前言壳聚糖对许多物质具有吸附作用,可以用于污水絮凝的处理,达到普通絮凝剂的效果。
采用丙烯酰胺改性壳聚糖,经改良后的改性壳聚糖比壳聚糖本身表面结构更加粗糙,对于吸附架桥能力有较大提升,对污水中小颗粒的絮凝作用大大提高。
2目前我国在废水治理中使用的主要药剂材料和存在的问题2.1无机纳米材料目前使用最广泛的废水处理的药剂是纳米固载材料,它相对于传统的重金属材料,具有重复利用性高、水体环境下分子存在稳定、对水体污染物的吸收性好等优点,因此,在废水处理中受到了极大的应用和推广。
纳米材料在废水处理技术上的应用仍然也存在着一定的问题。
譬如纳米粒子在吸收污染物的过程中同时也会释放出有毒离子,对水体环境造成二次伤害和污染,甚至对生物及环境的安全性都有巨大的影响和危害。
2.2有机合成的高分子材料这种材料的主要作用是作为一种絮凝剂的存在,并通过各种各样的形式对水体中的目标污染物进行获取和捕捉,这些高分子由小到大的进行聚集,产生强烈的重力作用,逐渐下沉。
而分子当中携带污染物的絮体则从水体中脱落出来,使污染物很容易的进行分离与去除。
但是,虽然这种絮凝剂有着很好的去除效果,仍然存在着一定的不足和缺点,例如,有机分子形成的絮凝剂难以降解、个体分子携带生物毒性和污染的概率较高。
2.3天然高分子材料这种材料的最大优点是成本低廉,对于工厂节省开支,降低废水处理费用具有很大的优势和好处,因此受到了工厂的普遍青睐。
目前常用的天然吸附污染物材料有纤维素及其衍生物、壳聚糖以及腐殖酸等。
壳聚糖的特点是在酸性溶液中可溶解,其他条件不溶于水,并且对于重金属产生一定的亲和力,对水体中的半径较大的重金属污染物具有选择性的吸附作用。
《壳聚糖吸附膜脱除废水中重金属离子的竞争性研究》一、引言随着工业化的快速发展,废水中重金属离子的污染问题已经成为环境科学领域内的一大难题。
为了有效地降低这一污染的严重性,人们研发了各种处理方法,其中吸附法以其操作简便、效率高和成本低等特点被广泛应用。
本文就壳聚糖吸附膜脱除废水中重金属离子的效果,与其他常用的吸附剂进行了竞争性研究。
二、壳聚糖吸附膜与常见吸附剂的比较1. 壳聚糖吸附膜壳聚糖是一种天然的、可再生的、生物相容性好的多糖,因其对重金属离子的吸附性能被广泛应用于废水处理。
其通过其特有的正电荷和化学结构与重金属离子发生螯合作用,从而达到去除重金属离子的目的。
2. 常见吸附剂常见的吸附剂包括活性炭、离子交换树脂等。
活性炭虽然有较好的吸附能力,但其再生困难,成本较高。
离子交换树脂虽然有较高的选择性,但通常对废水中的复杂离子组分难以有效处理。
三、壳聚糖吸附膜在废水中重金属离子脱除的研究本部分通过实验研究壳聚糖吸附膜在废水处理中对不同重金属离子的吸附效果。
首先,我们选择了几种常见的重金属离子,如铅、铜、镉、铬等。
实验结果显示,壳聚糖吸附膜对这几种重金属离子都有良好的吸附效果,且对不同离子的吸附能力有一定的差异。
四、壳聚糖与其他吸附剂的竞争性研究本部分通过对比实验,研究了壳聚糖吸附膜与活性炭、离子交换树脂等常见吸附剂在脱除废水中重金属离子方面的竞争性。
在同等条件下,我们发现在短时间处理后,壳聚糖吸附膜的脱除效果和速率都表现优秀,并且对于复杂的废水组分也表现出了较好的适应能力。
同时,由于壳聚糖来源广泛、生物相容性好、环保等特点,使其在实际应用中具有较高的应用潜力。
五、结论本研究通过实验数据对比分析,得出壳聚糖吸附膜在脱除废水中重金属离子方面具有明显的优势。
其不仅具有较高的吸附效率,而且对复杂的废水组分有较好的适应能力。
此外,由于壳聚糖的生物相容性和环保性,使得其在实际应用中具有更大的优势。
虽然其他吸附剂如活性炭和离子交换树脂也有其特定的优点,但在总体上,壳聚糖吸附膜的优异表现使得其成为了值得深入研究和应用的吸附材料。
摘要:壳聚糖可以有效去除三氯甲烷、二氯乙烷等具有变异性或致癌性的消毒副产物,并且对饮用水中的细菌有一定的灭菌作用。
最新研究发现,将壳聚糖作为聚合氯化铝的助凝剂,处理北京昆明湖的湖水,结果表明,其助凝作用明显,浊度及有机物的去除率明显提高。
壳聚糖在吸附去除饮用水中有害物质的同时,不吸附水中的K+、Ca2+、Na+、Mg2+、SO42-、Cl-、HCO3-等离子,不影响天然水体的本底浓度,且有抑菌、杀菌作用,是饮用水净化的理想吸附剂。
考虑到壳聚糖的生产成本及我国给水水质的实际情况,将无机高分子絮凝剂和壳聚糖天然絮凝剂复配,是我国水处理剂发展的趋势。
关键词:壳聚糖蛋白废水絮凝剂Abstract:The shell can get rid of chloroform , two chlorine ethane ,etc. effectively and have variability or carcinogenic disinfecting accessory substances while gathering candies, and have certain sterilization function on the bacterium in the drinking water . Discover , gather shell candy is it get chlorine to help and congealing the pharmaceutical aluminium together to regard as newly, dealing with the lake waterof Kunming Lake in Beijing, the result indicates , it helps function of congealing to be obvious, turbid degree and getting rid of rate of the organic matter obviously improve. Shell gather candy in absorb while getting rid of drinking water harmful substancing , K+、Ca2+、Na+、Mg2+、SO42-、Cl-、HCO-3 ,etc. of adsorbed water, do not influence this density of bottom of the natural water body , and restrain funguses ,sterilization function , it is the ideal absorbent which drinks aqueous cleaning. Consider shell gather production cost and our country of candy supply water actual conditions of water quality, gather inorganic high polymer flocculant and shell candy natural flocculant is it mix to reply , of our country water treatment pharmaceutical development trendKeyword:The shell gathers candies Albumen waste waterFlocculant壳聚糖是甲壳素的脱乙酰基产物。
壳聚糖对除去水中有害离子作用的研究摘要:壳聚糖是一种对环境友好型、资源节约型的从生物体中提取出来的天然高分子聚合物。
壳聚糖及其衍生物安全无毒,可生物降解,可回收利用,无二次污染。
本文主要介绍壳聚糖作为吸附剂对废水中一些有害离子如:磷、镍、氟等除去的研究,并指出壳聚糖在废水处理方面具有广泛的应用前景。
关键词:壳聚糖除去有害离子应用研究引言壳聚糖是甲壳素N-脱乙酰基的产物,化学名为β—(1→4)—2—氨基—2—脱氧—D —葡萄糖;用氢氧化钠溶液对甲壳素进行多次脱乙酰化处理即可得到壳聚糖。
一般而言,N-乙酰基脱去55%以上的就可以称之为壳聚糖。
在特定的条件下,壳聚糖能发生水解、烷基化、酰基化、羧甲基化、磺化、硝化、卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反应,可生成各种具有不同性能的壳聚糖衍生物,从而扩大了壳聚糖的应用范围。
壳聚糖分子中存在氨基、羟基,可对多种金属进行螯合,因而能有效吸附或捕集溶液中的金属离子,对有毒金属离子的出去有积极作用。
同时,壳聚糖容易降解是比较环保的吸附剂,但是壳聚糖的价格有点昂贵,而且壳聚糖往往要负载其它一些离子,这些对壳聚糖的使用带来了很大的不便。
正文1 吸附剂的制备壳聚糖结构中含有的—NH2和—OH基团对金属离子具有较强的结合作用,对水体中的微量重金属也有较好的去除效果;因而是一种十分理想的重金属吸附剂,在各种含重金属废水的深度处理中显示出了很好的优越性。
但是,壳聚糖机械强度不高、易在酸性介质中溶解、对重金属离子的吸附易受水体pH的影响等,使得壳聚糖的应用受到很大的限制。
针对这些不足,人们通过改变壳聚糖结构与性质、改进吸附剂制备方式、让壳聚糖负载在某种物质或是让某种物质负载在壳聚糖上等途径制备出了多种性能优异的壳聚糖类吸附剂。
壳聚糖可以直接作为吸附剂对水中的某些离子进行吸收,但是对于某些离子壳聚糖需要载体才能达到较好的吸附效果。
李玲等人利用粉煤灰负载壳聚糖对水中地浓度的磷的去除进行了研究,实验证明利用粉煤灰负载壳聚糖吸附去除低浓度磷可行,且对磷的吸附效率能够达到90%左右。
壳聚糖在污水处理中的应用肖哲王磊超位云侠彭仁杰谭宾(材料科学与工程材化一班)摘要:本文综述壳聚糖作螯合剂或絮凝剂对重金属离子、有机物质及食品加工废水的处理,并介绍了壳聚糖的改性。
壳聚糖是由甲壳素经过脱乙酰作用得到,是一种绿色的天然高分子絮凝剂,而且其来源广泛,有着很好的发展前景。
未来发展的方向是对壳聚糖进行改性,使其性能更加优良,对污水处理能力更加高效。
关键词:壳聚糖重金属废水絮凝剂络合改性壳聚糖是甲壳素经过脱乙酰作用得到的,具有优良的生物亲和性,无毒,易于化学改性。
作为一种天然高分子絮凝剂,其来源丰富价格低廉,在污水处理方面比传统的合成化学絮凝剂投入量少、沉淀速度快、去除率高,而且其去除物没有二次污染,为此,壳聚糖在污水处理方面有着极其重要的应用.壳聚糖分子链上分布着许多羟基和氨基,可以形成多种分子内和分子键氢键,因其独特的大分子结构,有着优良的吸附、络合、交联和絮凝作用。
壳聚糖用于污水的处理是其最早的应用之一,主要可以用作金属离子的螯合剂和活性污泥的絮凝剂.壳聚糖还可以进行薄膜化、微纤化和微球化处理,以及酰化、碱化、羟基化和烷基化等化学改性,以达到提高其稳定性和使用性能的目的。
1。
壳聚糖在含重金属离子废水处理中的应用随着工业的快速发展,人类对环境的污染也正在日趋严重,而环境污染对人类造成的巨大危害也让让人们认识到保护环境的重要性。
近年来人们对污水中的重金属离子的处理也越发的重视,开发出了各种各样的方法来处理污水中的重金属离子,常用的技术方法主要有过滤、化学沉降、离子交换、吸附和电分离等。
但这些技术在除去污水中的重金属时存在一定的局限性,如化学沉降法在除去微量的金属离子时效果不明显。
壳聚糖分子上存在大量的氨基,可以通过配位键与金属离子络合,形成稳定的络合物;并且壳聚糖还可以与一些金属离子形成更为稳定的螯合物,对于污水中的金属离子的去除效果显著。
1。
1对废水中Cr的处理将壳聚糖用于废水中Cr的去除,其吸附符合二级动力学模型,与Langmuir 吸附等温线的拟合性比Freundlich吸附等温线的更好。
壳聚糖在废水处理中的应用
黄丽莎;李加新;周宁怀
【期刊名称】《环境污染与防治》
【年(卷),期】2001(023)005
【摘要】利用文献[1]所制得的壳聚糖进行污水处理试验.通过对重金属离子的吸附试验和对污水中悬浊物及菌落的测定,证明壳聚糖在废水处理中的应用价值.
【总页数】2页(P245,248)
【作者】黄丽莎;李加新;周宁怀
【作者单位】佛山科学技术学院,;佛山科学技术学院,;杭州师范学院,
【正文语种】中文
【中图分类】X7
【相关文献】
1.阳离子淀粉/N-羧乙基壳聚糖复合絮凝剂制备以及在印染废水处理中的应用 [J], 何华玲;于志财;宫胜臣;张曼
2.壳聚糖的改性及在印染废水处理中的应用 [J], 朱巨建;周衍波;张永利;代淑娟;王庆雨;林楷
3.改性壳聚糖在印染废水处理中的应用研究进展 [J], 高晓红;韩振峰;邓钏;张志鹏;张婵
4.壳聚糖膜的改性及在废水处理中的应用进展 [J], 杨振彦;李巧玲
5.壳聚糖活性污泥复合吸附剂在含铬废水处理中的应用 [J], 赵佐平;崔雪燕
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第26卷第1期潍坊工程职业学院学报Vol.26No.1 2013年1月JOURNAL OF WEIFANG ENGINEERING VOCATIONAL COLLEGE Jan.2013doi:10.3969/j.issn.1009-2080.2013.01.028壳聚糖在污水处理中的应用研究赵殿英(潍坊职业学院,山东潍坊261041)摘要:壳聚糖是一种天然无毒的高分子聚合物,本身及其改性产品都具有很好的絮凝性能,在污水处理方面具有重要作用。
本文主要介绍了壳聚糖的絮凝原理及其在污水处理中的应用研究。
关键词:壳聚糖;絮凝原理;污水处理;应用研究中图分类号:X703文献标志码:A文章编号:1009-2080(2013)01-0086-03工农业生产的发展在给人类创造丰富财富的同时,也对环境造成了不同程度的危害,特别是水资源的污染问题,越来越受到人们的关注。
对污水处理方面的研究,也显得越来越重要。
目前污水处理的方法主要有物理法、化学法、物理化学法、生物法等,有些方法在处理污水的同时又造成了二次污染,有些方法投资大,不适于中小型企业。
因此低成本、易降解、无二次污染的污水处理方法成为污水处理方面研究的热点、难点。
壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化产物,生产原料丰富,生产工艺简单,价格便宜,安全无毒,容易降解,对水中的污染成分絮凝效果好,不会造成二次污染,这些特点使壳聚糖及其改性产品被广泛应用于污水处理中。
1壳聚糖处理污水的原理甲壳素广泛存在于蟹、虾的外壳中,属于天然高分子化合物,是多糖类,含量约为10% 30%,化学式为:(C6H11NO4)n,化学名称:聚-N-乙酰-D-葡糖胺,结构式如图1。
图1甲壳素结构式在甲壳素中加入40% 60%浓碱液,加热到80ħ 120ħ数小时,脱去乙酰基即得到壳聚糖。
壳聚糖化学名称为:(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖,是一种白色半透明的片状固体,为线型分子,分子链中含有游离的羟基(-OH)和氨基(-NH2),其结构如图2。
图2壳聚糖结构图从图2可以看出,壳聚糖分子中含有多个-NH2,能与水中的质子结合形成-NH+3而带正电荷,因此壳聚糖是阳离子型絮凝剂,可通过电中和作用中和水中带负电荷的胶体杂质、有机物质等表面的负电荷,使其脱稳凝聚而沉淀。
同时壳聚糖分子中的羟基O 和氨基N上有孤对电子,与金属离子具有很好的配位螯合作用,可去除水中的一些金属离子,如Hg2+、Cd2+、Ni2+、Pb2+、Cu2+、Cr6+等。
壳聚糖分子中的-OH和-NH2还可以与蛋白质、氨基酸、核酸、脂肪酸、染料、卤素等形成氢键或共价键、配位键,吸附去除废水中的有机物。
但由于壳聚糖只溶于稀酸和一些特定溶剂,限制了它的应用范围,因此对壳聚糖进行酰基化、烷基化、羧甲基化、硫酸酯化、接技、交联等处理,引入各种功能基团,得到其改性产品,不仅絮凝效果提高,也大大扩大了它的应用范围。
2壳聚糖在污水处理方面的应用研究2.1在造纸废水处理方面造纸行业产生的废水中含有大量的木质素、纤维收稿日期:2013-01-17作者简介:赵殿英(1965-),女,山东高密人,潍坊职业学院化学工程学院副教授。
68素、填料、胶料和色素等,呈可溶或悬浮状态。
有害杂质很多,色度较大,化学耗氧量大,对环境污染非常严重。
如何使造纸废水达到排放标准或再利用,一直是研究焦点。
石中亮等[1]研究了使用壳聚糖处理制浆造纸废水的效果,研究发现壳聚糖絮凝剂能有效地去除制浆造纸废水中的耗氧物质,废水中COD去除率可达65%以上,其最佳工艺条件是:pH为6.5 6.7,搅拌速率120r/min,絮凝时间为12h。
同时还与无机絮凝剂硫酸铝进行了比较,结果表明壳聚糖絮凝剂的净水效果明显优于硫酸铝。
若将壳聚糖与硫酸铝复配后处理制浆造纸废水,可使COD去除率达到82%以上。
孙加龙等[2]用自制的未脱蛋白质的壳聚糖处理造纸废液,考察并比较了其对4种废液的固形物、无机物、有机物、COD的去除率。
实验表明,壳聚糖对4种造纸废液的絮凝效果都比较好,尤其对中性亚钠法苇浆废液絮凝效果最佳。
张亚静等[3]研究了利用壳聚糖的改性产品氯化三甲基壳聚糖季铵盐作絮凝剂处理造纸废水的效果。
实验从废水的pH值、氯化三甲基壳聚糖季铵盐的浓度、搅拌时间、助凝剂方面研究了对氯化三甲基壳聚糖季铵盐絮凝效果的影响。
研究结果表明,氯化三甲基壳聚糖季铵盐在废水pH值为8 13时,COD的去除效果最好,达到75%以上。
这主要是由于废水中的胶体物在碱性下带负电荷,而氯化三甲基壳聚糖季铵盐为阳离子电解质,因而能相互凝聚成较大的颗粒沉降下来。
氯化三甲基壳聚糖季铵盐的浓度也影响到絮凝效果,高浓度的絮凝效果好于低浓度,且在一定浓度范围内絮凝效果随浓度增加而增加。
但浓度过高时絮凝效果反而下降,这主要是浓度过高时大量高分子会吸附在胶粒表面形成保护层,使胶粒的稳定性增加。
搅拌速度和搅拌时间同样影响絮凝效果,适当地延长缓慢搅拌时间可以提高絮凝效果。
助凝剂与壳聚糖季铵盐配合使用可提高絮凝效果,但要选择适宜的pH值。
2.2在印染废水处理方面印染废水中含有染料、媒染剂、重金属离子等,成分复杂、COD高、色度大,这些有毒有害物质是重要的水域污染源。
用传统的无机絮凝剂处理印染废水效果往往不理想,脱色率也较差,难以达到排放标准。
壳聚糖及其改性产品对活性染料、酸性染料、媒染剂等具有很好的絮凝作用,能够通过静电作用、化学吸附或物理吸附使之凝聚而沉降。
林静雯等[4]研究了利用壳聚糖与丙烯酰胺接枝共聚物作为絮凝剂,处理印染废水,并与壳聚糖处理效果进行了比较。
研究结果表明,壳聚糖接枝共聚物对印染废水的COD去除率和脱色率都明显好于壳聚糖。
其最佳处理工艺条件是pH值为6 7,PAC浓度为400mg/L,壳聚糖接枝共聚物浓度为100mg·L-1时,印染废水的脱色率和COD去除率分别为95%和76%。
这主要是壳聚糖接枝共聚物的分子量比壳聚糖大,酰胺基比壳聚糖多,因而具有更强的吸附、架桥能力。
袁毅骅等[5]用壳聚糖对印染废水进行絮凝脱色研究,结果表明,在印染废水的pH值为6.0、壳聚糖浓度为0.1%时,脱色率可达到90%。
与无机高分子聚合物复配使用,脱色效果更好。
刘秉涛等[6]用硅胶负载壳聚糖处理印染废水,实验表明:硅胶负载壳聚糖处理的印染废水脱色率可达61% 96%,不仅脱色效果好,而且可以避免壳聚糖在酸性条件下地流失。
黄惠莉等[7]研究了羧甲基壳聚糖对水溶性染料溶液和印染废水的处理效果。
结果表明,羧甲基壳聚糖对水溶性染料和印染废水都具有很好的脱色效果,其最佳处理条件是废水pH为6 7,温度为35ħ,羧甲基壳聚糖添加量为0.6g·L-1。
2.3在含重金属离子的废水处理方面壳聚糖对许多金属离子具有螯合、离子交换和吸附作用,因而能有效地捕集废水中的金属离子,以去除废水中的有害金属离子。
张廷安等〔8〕用脱乙酰度为60.5%的壳聚糖与Na2SO4复配处理含镉废水,当pH值为8 9时,废水中镉的去除率达到99.95%以上。
使用同样条件处理冶炼厂含镉废水,镉的去除率达到99.7%以上,处理后的水中铜、锌、铅的残留量均低于国家排放标准。
杨明平等[9]研究了壳聚糖对废水中以Cr2O2-7、CrO2-4形式存在的Cr6+的去除效果,研究表明壳聚糖对Cr6+具有很好的吸附能力。
吸附的最佳工艺条件是pH值为3 4,废水中Cr6+离子浓度要小于60mg/L,作用时间为8 10小时,废水中Cr6+离子吸附率达98%以上。
李琼等[9]考察了壳聚糖对含Pb 废水的吸附性能,研究结果显示,当废水pH值为5 6,含Pb浓度为l.0ˑ10-4mol/L时,加入0.4ml质量分数为0.8%的壳聚糖溶液并保持吸附时间为7830min,废水中Pb2+的去除率可达98%。
王振东[11]等研究了壳聚糖对Hg2+、Bi3+的吸附性能。
结果表明,壳聚糖对Bi3+离子的吸附率最高可达82.9%,对Hg2+的吸附率最高只能达到41.4%,对Bi3+的吸附效果明显优于Hg2+。
2.4在食品废水的处理方面食品加工会产生大量富含淀粉、蛋白质、氨基酸、脂肪酸和大量悬浮物的废水,而壳聚糖能与淀粉、蛋白质、脂肪酸等产生氢键,又是阳离子型絮凝剂,因此能够有效地吸附悬浮物、淀粉、蛋白质等。
也可从食品加工废水中回收淀粉、蛋白质。
花蓓等[12]用壳聚糖处理啤酒废水,并与活性及其复配物进行比较,发现壳聚糖可有效地降低啤酒废水的浊度、COD以及糖分、蛋白质、Fe3+和悬浮物的含量,其处理效果好于活性炭。
若用壳聚糖、活性炭和沸石按一定比例复配后使用,其处理效果明显好于单纯的壳聚糖,而且活性炭和沸石还可消除废水中的臭味。
黄慧等[13]用壳聚糖处理粉丝浓浆废水,研究了快速沉降条件和影响絮凝效果的因素。
研究表明,壳聚糖可快速沉降废水中的悬浮物及蛋白质,沉降废水的pH为6.5 8.5,蛋白质回收率可达81%,COD 除去率可达86%,增加絮凝剂的浓度或煮沸废水可提高絮凝效果。
蔡伟民等[14]用壳聚糖季铵盐处理味精废水,实验表明,絮凝效果与壳聚糖转化为壳聚糖季铵盐的转化率有关,转化率为92.68%的壳聚糖季铵盐絮凝效果最好,适用的pH值范围为5 12,味精废水原水的浊度去除率达到99.5%,COD去除率达到37.9%,且沉降速度快。
3壳聚糖在污水处理方面的前景展望壳聚糖及其改性产品在污水处理方面的研究与应用已经取得了很大进展,但大多数研究仍处于实验室层面,且研究主要集中在壳聚糖及其改性产品对污水的处理以及与其它试剂的复配效果上,对于其作用机理的研究还有待于进一步深入,以便开发出絮凝效果更好的产品。
研究成果的转化以及实际的应用开发应作为一项重要内容。
随着人们环境保护意识的提高,壳聚糖这种对环境友好型的高分子絮凝剂在污水处理方面必将得到广泛应用。
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