壳聚糖衍生物絮凝剂在水处理领域的应用Final

絮凝剂在海水淡化预处理中发展历程概述摘要：海水淡化是当前解决沿海地区水资源短缺和繁荣沿海经济的重要措施之一。

其中，最常见的方法有蒸馏法和膜分离法。

由于海水中的硬度、总固体和其他杂质的含量均较高。

因此，预处理是海水淡化中不可或缺的一个步骤。

絮凝法能有效去除水中的总悬浮固体和化学需氧量，已被广泛应用于水处理工艺。

关键字：海水预处理絮凝剂应用发展历程前言：随着世界水危机的凸现，淡水资源的污染问题也日渐突出，海水淡化逐渐提上日程。

自第一个海水淡化工厂于1954 年建于美国，海水淡化已逐渐进入人们的视野。

我国于1958年首先开展电渗析海水淡化的研究，1967－1969年国家科委和国家海洋局共同组织了全国海水淡化会，同时开展电渗析、反渗透、蒸馏法等多种海水淡化技术的研究，为海水淡化事业的发展奠定了基础。

淡化过程中需经过预处理过程。

絮凝法作为一种简便、高效、投资小的污水处理方法，得到越来越多的重视。

按絮凝剂的构成和性质可将其分为无机、有机和生物絮凝剂三大类。

海水是一个含有多种无机物和有机物的复杂而巨大的溶液体系, 海水中胶体的絮凝沉降有其特殊规律。

如何选择絮凝剂, 是降低海水预处理成本的关键。

利用高密度澄清池对无机絮凝剂和有机絮凝剂在海水体系中的絮凝效能进行了综合评价, 目的是为海水预处理过程絮凝剂选择提供理论依据。

笔者按年代顺序，简述了我国海水淡化预处理过程中絮凝剂的发展历程。

正文1983年2月25日,某研究所研制成了聚丙烯酞胺海水絮凝剂。

丙烯精催化水合制取丙烯酞胺的骨架铜催化剂是以铜、铝合金为原料, 用加有助剂的稀氢氧化钠水溶液活化处理制得。

用该催化剂催化丙烯睛水合反应, 反应可在常压较低温度下进行系统封闭, 无三废产生。

丙烯酞胺收得率高, 质量稳定[2]。

特别应指出, 催化剂活化工艺与国内同类催化剂活化方法不同, 其特点是添加助剂氢氧化钠消耗低，铝溶蚀量少，催化剂强高，再生余度大, 使用寿命长。

聚丙烯酞胺海水絮凝剂是以经活性炭脱色和阴阳离子交换柱脱除杂质离子,丙烯酞胺骨架铜催化剂的制备工艺及丙烯酞胺合成工艺可以投入工业生产[1]。

壳聚糖壳聚糖(chitosan)是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，自1859年，法国人Rouget首先得到壳聚糖后，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。

针对患者，壳聚糖降血脂、降血糖的作用已有研究报告。

分子式:C56H103N9O39分子量:1526.4539简介壳聚糖是甲壳质经脱乙酰反应后的产品，脱乙酰基程度(D.D)决定了大分子链上胺基(NH2)含量的多少，而且D.D增加，由于胺基质子化而使壳聚糖在稀酸溶液中带电基团增多，聚电解质电荷密度增加，其结果必将导致其结构，性质和性能上的变化，至今壳聚糖稀溶液性质方面的研究都忽略了D.D值对方程的影响。

壳聚糖是以甲壳质为原料，再经提炼而成，不溶于水，能溶于稀酸，能被人体吸收。

壳聚糖是甲壳质的一级衍生物。

其化学结构为带阳离子的高分子碱性多糖聚合物，并具有独特的理化性能和生物活化功能。

近年来国内外的报导主要集中在吸附和絮凝方面。

也有报道表明，壳聚糖是一种很好的污泥调理剂，将其用于活性污泥法废水处理，有助于形成良好的活性污泥菌胶团，并能提高处理效率。

但研究其对活性污泥中微生物活性的影响以及其强化生物作用的机理，国内外均未见有报导。

在甲壳素分子中，因其内外氢键的相互作用，形成了有序的大分子结构．溶解性能很差，这限制了它在许多方面的应用，而甲壳素经脱乙酰化处理的产物一壳聚糖，却由于其分子结构中大量游离氨的存在，溶解性能大大改观，具有一些独特的物化性质及生理功能，在农业、医药、食品、化妆品、环保诸方面具有广阔的应用前景。

物性数据1. 性状:白色无定形透明物质，无味无臭。

2. 密度（g/mL,25℃）：未确定3. 相对蒸汽密度（g/mL,空气=1）：未确定4. 熔点（ºC）：未确定5. 沸点（ºC,常压）：未确定6. 沸点（ºC,5.2kPa）：未确定7. 折射率：未确定8. 闪点（ºC）：未确定9. 比旋光度（º）：未确定10. 自燃点或引燃温度（ºC）：未确定11. 蒸气压（kPa,20ºC）：未确定12. 饱和蒸气压（kPa,60ºC）：未确定13. 燃烧热（KJ/mol）：未确定14. 临界温度（ºC）：未确定15. 临界压力（KPa）：未确定16. 油水（辛醇/水）分配系数的对数值：未确定17. 爆炸上限（%,V/V）：未确定18. 爆炸下限（%,V/V）：未确定19. 溶解性：溶于PH<6.5的稀酸,不溶于水和碱溶液.主要用途1.主要应用于食品、医药、农业种子、日用化工、工业废水处理等行业。

絮凝剂的工作原理绪论：絮凝剂是一种常用于水处理、污水处理、工业生产等领域的化学物质。

它能够有效地将悬浮在水中的微小颗粒聚集成较大的团块，从而便于沉淀或过滤。

本文将详细介绍絮凝剂的工作原理，包括絮凝剂的分类、作用机理以及常见的应用场景。

一、絮凝剂的分类：根据其化学性质和作用机理，絮凝剂可以分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两大类。

1. 无机絮凝剂：无机絮凝剂主要包括铝盐类、铁盐类和硅酸盐类等。

它们通常以阳离子形式存在，能够与水中的阴离子或悬浮物质发生化学反应，形成沉淀物或聚集成较大的颗粒。

- 铝盐类絮凝剂：如聚合氯化铝（PAC）、硫酸铝等。

它们能够与水中的碱性物质发生反应，生成氢氧化铝胶体，从而使悬浮物质聚集成团。

- 铁盐类絮凝剂：如硫酸亚铁、氯化亚铁等。

铁盐类絮凝剂能够与水中的磷酸盐、硫酸盐等阴离子形成沉淀物，从而减少水中的悬浮物。

- 硅酸盐类絮凝剂：如硅酸铝钠、硅酸铝钾等。

硅酸盐类絮凝剂能够与水中的阴离子形成胶体，从而促使悬浮物质聚集成较大的颗粒。

2. 有机絮凝剂：有机絮凝剂主要包括聚合物絮凝剂和有机胶体絮凝剂两类。

它们通常以高分子化合物的形式存在，能够通过物理吸附和化学反应等方式与水中的悬浮物质结合，形成较大的团块。

- 聚合物絮凝剂：如聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙烯醇（PVA）等。

聚合物絮凝剂能够通过物理吸附和桥联作用等方式，将水中的微小颗粒聚集成较大的团块。

- 有机胶体絮凝剂：如壳聚糖、壳聚糖衍生物等。

有机胶体絮凝剂能够通过与水中的悬浮物质发生化学反应，形成较大的颗粒。

二、絮凝剂的作用机理：絮凝剂的作用机理主要包括化学吸附、物理吸附、桥联作用和电荷中和等过程。

1. 化学吸附：絮凝剂中的活性基团能够与水中的悬浮物质发生化学反应，形成化学键或离子键。

这种化学吸附能够使微小颗粒之间的相互作用增强，从而促使悬浮物质聚集成较大的团块。

2. 物理吸附：絮凝剂中的高分子化合物能够通过物理吸附作用，将水中的微小颗粒吸附在其表面。

甲壳素是自然界中来源广泛、储量丰富的一种天然含氮多糖，具有良好的生物相容性、可降解性等特性。

壳聚糖是甲壳素在碱性条件下脱乙酰化的产物，即脱乙酰甲壳素，又被称为可溶性甲壳质、甲壳胺［1］。

壳聚糖分子结构中存在游离的氨基，在特定条件下具有阳离子性，可以作为理想的织物改性剂，例如赋予织物抗菌性能，提升纤维染色性能，提高染料的利用率等。

因此，壳聚糖及其衍生物在纺织工业中具有广阔的应用前景。

壳聚糖由于分子质量大，易在分子内及分子间形成较强的氢键，几乎不溶于水、碱性溶液、稀硫酸和稀磷酸溶液，大大限制了壳聚糖的应用［2］。

壳聚糖分子中存在氨基、羟基等基团，可进行多种化学改性，降低结晶度，改善溶解性，制备其他功能化壳聚糖［3］，使壳聚糖的应用性能得到提升，应用范围得到拓宽，从而有更广泛的用途。

本文介绍了壳聚糖几种常见的化学改性方法，综述了壳聚糖及其衍生物在不同种类纤维染色加工过程中的应用，并对其未来的发展和应用进行展望。

1壳聚糖的改性方法目前对壳聚糖的改性研究主要集中在两方面：（1）对壳聚糖进行化学改性，制备出不同性能、不同用途的壳聚糖衍生物；（2）壳聚糖降解，制备低聚壳齐凡凡，邢建伟，徐成书（西安工程大学，陕西西安710048）摘要壳聚糖是一种天然的阳离子多糖，与纤维素结构相似，具有良好的生物相容性和可降解性。

将壳聚糖作为一种改性剂应用于纤维上，可以使纤维阳离子化，改善纤维的染色性能，也可以赋予纤维抗菌、抗皱等优良特性。

因此，壳聚糖及其衍生物在染整加工过程中的应用越来越受到人们的重视。

综述了壳聚糖化学改性方法以及壳聚糖及其衍生物在染整加工中的应用，对壳聚糖及其衍生物未来的进一步发展和应用作出展望。

关键词壳聚糖；改性；抗菌；抗皱中图分类号：TS195.2文献标志码:A 文章编号:1005-9350（2020）12-0006-05Application of chitosan and its derivatives in dyeing and finishingQI Fanfan,XING Jianwei,XU Chengshu(Xi′an Polytechnic University,Xi'an 710048,China)Abstract Chitosan was a natural cationic polysaccharide,which had similar structure with cellulose,and had good biocompatibility and biodegradability.Chitosan could be used as a modifier on the fiber,which could make the fiber cation-ic,improve the dyeing performance of the fiber,and also give the fiber anti-bacterial and anti-wrinkle and other excellent characteristics.Therefore the application of chitosan and its derivatives in dyeing and finishing process was attracting more and more attention.The chemical modification methods of chitosan and the application of chitosan and its derivatives in dyeing and finishing were reviewed,and the future development and application of chitosan and its derivatives were pros-pected.Key words chitosan;modification;anti-bacterial;anti-wrinkle壳聚糖及其衍生物在染整加工中的应用收稿日期：2020-03-20基金项目：西安工程大学纺织科学与工程学科建设与绿色印染加工创新团队支持项目（TD-13）；西安工程大学柯桥纺织产业创新研究院暨（柯桥）研究生创新学院2019年产学研协同创新项目（19KQZD10）作者简介：齐凡凡（1996—），女，硕士在读，研究方向为纺织品化学加工新材料、新工艺的理论及应用研究，*****************。

壳聚糖制备了壳聚糖（CTS）- 聚硅酸硫酸铁（PFSS）复合絮凝剂。

考察了复合絮凝剂组成、投加量、pH 值以及沉降时间对皂素废水深度处理的影响，通过絮凝试验，得出最佳工艺：复合絮凝剂（CTS-PFSS）投加量为12 .5mg / L，pH 值的范围为7.0，沉降时间为15 min，在此条件下COD、浊度的去除率分别达到93.9%和93. 3%。

标签：壳聚糖聚硅酸硫酸铁皂素废水皂素属于结构复杂的甾体类化合物，是生产甾体激素类药物的基础原料，由黄姜经发酵、酸解、萃取等工序生产得到[1]。

生产过程中排放的废水色度大、酸性强、有机物浓度高，处理难度较大，通过一次生化处理后COD浓度仍达3000mg/L左右，不能达到工业废水排放的最低标准，需要经过后续深度处理才能符合要求。

壳聚糖（CTS）是甲壳素的脱乙酰化产物，来源于甲壳类动物和真菌生物，壳聚糖分子链段中含有大量的氨基、羟基和N- 乙酰基，这些活性功能基团使壳聚糖通过氢键或盐键形成具有类似网状结构的笼形分子[2]，其絮凝作用很强。

但壳聚糖具有分子量小，架桥能力差、成本高、难溶于水等缺点[3]。

聚硅酸硫酸铁（PFSS）是一种高效低耗无二次污染的新型无机高分子絮凝剂。

本文拟采用PFSS与CTS复配，制备复合絮凝剂，由此改变了壳聚糖架桥能力并降低处理成本，此絮凝剂在水处理过程中形成的絮体大且沉降快[4]。

1实验部分1.1试剂和仪器壳聚糖（脱乙酰度90%）;NaSiO3（SiO21.8%），H2SO4质量分数为98%，Fe2（SO4）3、NaOH均为分析纯，聚合硫酸铁（PFS）按文献方法[5]制备[5]。

PHS-3C型酸度计; JJ-4六连同步电动搅拌器;STA-A1Z型浊度仪;HH-6 COD 测定仪;电子天平（0.0001g）。

1.2复合絮凝剂的制备将一定体积的聚合硫酸铁（PFS）溶液加入用硅酸钠现制的的聚合硅酸（PS）中，保证n（Fe ）：n （Si ）=1：1，混合均匀，在40OC、频率约为50/min恒温振荡器中反应2.5h，静置陈化3h，得到碱化度为1.5的PFSS产物。

谢长志:男,1979年生,硕士研究生,主要研究方向为功能高分子　刘俊龙:通讯联系人　Tel :0411281227868　E 2mail :junlongliu @甲壳素与壳聚糖的改性及应用谢长志,王　井,刘俊龙(大连轻工业学院化工与材料学院,大连116034) 摘要 甲壳素、壳聚糖及其衍生物是一种天然高分子,随着对其研究的深入发展,涉及的内容和应用范围越来越广泛。

概述了甲壳素、壳聚糖的结构、性质及其化学改性和共混改性的方法,简单介绍了它们的应用领域。

关键词 甲壳素　壳聚糖　化学改性　共混改性　应用Modif ication and Application of Chitin and ChitosanXIE Changzhi ,WAN G Jing ,L IU J unlong(School of Chemistry Engineering &Material ,Dalian Institute of Light Industry ,Dalian 116034)Abstract Chitin ,chitosan and their ramifications are nature macromolecules.With the investigation ,theircontents and applications are broad.The article summarizes the structures ,properties ,chemical modifications ,blend 2ing modifications ,applications of the chitin and chitosan 1K ey w ords chitin ,chitosan ,chemical modification ,blending modification ,application0　前言甲壳素(chitin )学名为:β2(1,4)222乙酰氨基222脱氧2D 2葡萄糖,为白色或灰白色无定型、半透明固体[1],广泛存在于海洋甲壳动物外壳、软体动物内骨骼、昆虫翅膀、菌类及藻类细胞壁内[2]。

近年来，随着工业的迅速发展，环境污染日渐严重。

由于铜矿的开采，铜冶炼厂中三废的排放，含铜杀菌剂的使用以及城市污泥的堆积，严重影响了生态系统的稳定和人们的生活[13]。

目前国内外对羧甲基壳聚糖及其衍生物对Cu2+的吸附研究是比较多的，也是实际应用比较多的。

取100mL水样于烧杯中, 120r/m in 的快速搅拌条件下投药后, 继续快搅2min, 然后以40r/min 慢搅10m in, 最后停止搅拌, 静置沉降10minLCu2+测定: 以移液管吸取表面以下2cm 处的上清液测定其浓度，采用2,9-二甲基-1,10-菲啰啉分光光度法测定HJ486-2009。

CTS配制1g/L配方1：0.1g壳聚糖加入0.8ml/L1mol/LHCl溶液，加适量水，磁力搅拌4-6h，完全溶解后加水稀释至100mL。

配方2：0.1g壳聚糖加入10mL冰乙酸，加适量水，磁力搅拌2h，完全溶解后加水稀释至100mL。

配方3：0.5g壳聚糖加入10mL5%醋酸，磁力搅拌2h，完全溶解后加水稀释至100mL。

1、对比研究：两者对比、投加顺序复合絮凝剂的絮凝效果大大优于单独CTS 时的絮凝效果综上所述, 壳聚糖复合絮凝剂用于城市生活污水处理与传统絮凝剂PAC 相比, COD去除率提高7 —13 % , SS 去除率提高3 —10 % , 药剂加量减少76 —82 % , 在我国城市生活污水处理行业具有重要的推广应用价值.单独使用壳聚糖时投加量大，其脱除率远低于TCAS-CTS，当使用TCAS-CTS 时，加入的TCAS 吸附污水杂质，发生电中和、压缩双电层作用而凝聚成小絮体，加入CTS 可使多个胶体颗粒吸附在CTS 的活性基团上，形成网状结构，从而与网捕的其它杂质颗粒一同下沉，携带出更多的污染物。

2、pH影响：pH变化会引起废水中胶体粒子Zeta 电位(电动电势) 变化,从而影响絮凝剂的絮凝效果。

从壳聚糖的分子结构可以看出, 在壳聚糖线性分子链上含有多个羟基( -OH)和氨基( -NH2) , 这些含有剩余电子对的-OH 和-NH2可将电子提供给含有空d 轨道的金属离子Mn + (一般为非碱或非碱土金属离子) 螯合成稳定的内络盐( -N-M-O -) , 使之可去除水中诸如: Al3 + , Zn2 + , Cr6 + , Hg2 + , Pb2 + , Cu2 +等多种有害金属离子. 另一方面, 壳聚糖中的活泼—NH2可与水中H+加质子化形成阳离子型聚电解质, 通过静电吸引和吸附将水中的粗细粒子凝聚成大絮体而沉降下来, 从而达到去除水中COD 和SS 之目的[6-8 ] .当pH 值太高(8 以上)时, 大多数金属离子会水解成羟基络合物, 空d 轨道被占据, 导致CTS 的吸附量下降;当pH 值太低(6 以下) 时, —NH2被大量质子化成-NH3+ , 大大削弱了氨基的螯合作用, 使其吸附量降低, 所以壳聚糖复合絮凝剂所处理溶液的pH 值应为pH = 6 -8 , 当pH = 7 时絮凝效果最佳。

收稿日期8作者简介蒋　明(),男,湖南衡阳人,南华大学城市建设学院助教,硕士主要研究方向水处理理论与技术第21卷第3期南华大学学报(自然科学版)Vol .21No .32007年9月Journal of Unive rsity of S outh Chi na (Science and Technol ogy )Sep.2007文章编号:1673-0062(2007)03-0104-04壳聚糖复合絮凝去除水源水中有机物与铝离子的实验研究蒋　明,娄金生,熊正为(南华大学城市建设学院,湖南衡阳421001)摘　要:研究了壳聚糖与无机絮凝剂的复合效果,实验结果表明,复合絮凝能够相互促进壳聚糖与无机絮凝剂各自的絮凝性能,显著提高浊度与有机物的去除效果.在壳聚糖絮凝剂分别与三种常用无机絮凝剂(硫酸铝、氯化铁和聚合铝铁)的复合絮凝的效果表明,其中聚合铝铁跟壳聚糖的复合絮凝取得了更好的效果,在最佳条件下,其浊度、CO D MN 和UV 254的去除率分别达到了97%、44%和55%.另外,无论是壳聚糖单独使用还是与聚合铝铁复合使用,在最佳的情况下,都使出水中的残留铝浓度小于检测方法的检出限.关键词:壳聚糖;复合絮凝;聚合铝铁中图分类号:X522 文献标识码:AFloccul a tion of O rgan i c M a tter and Alum i n um i n Source wa ter bythe Com b i n ed Floccul a ti on of Ch itos an -i n or gan i c C oagul an tJ IANG M i n g,LO U J i n 2shen g,X I O NG Zhen g 2we i(School of U r ban Construc tion,University of S outh China,H engyang,H unan 421001,China)Abstrac t:I n this paper,the co m bined fl occulati on of chit osan and inorganic flocculant was tested .The experi m ent r e sults sho w that the combined flocculation can reci p r ocally pr omote each fl occulant behavior,r ema r kably enhance the effect of re moving turbidity and or ganic ma tter .The com bined fl occula ti on effect of chitosan fl occulant and three inorganic fl occulant (a lu m inium sulfate,f e rric chloride and poly m eric a lum inium -ferric )show that the co m bined flocculation effect of chit osan fl occulant and poly m eric alum iniu m -ferric is best,under op ti m um conditi ons,the r a te of re moving tur bidity,C OD MN and UV 254is 97%,44%and 55%respec tively .I n additi on,no ma tte r chitosan co m bined with inor 2ganic flocculati on or not,on the best conditions,the residual alum inum concentr a tion is less than the exa m ination m ethods li m it in effluent wate r .Key wor ds:Chitosan;Combined fl occula tion;Poly m eric alum inium -ferric8:2007-0-07:1979-.:. 在常规的水处理系统中,铝盐类絮凝剂由于其高效、经济、易于控制和生产等特点而被广泛的使用.但近年来随着铝盐类絮凝剂的安全性问题的提出,以及诸如其药剂投加量大、产生的污泥量大等负面影响的涌现,从而使寻找其替代的絮凝剂成为当前迫切需要解决的问题.壳聚糖因其天然、无毒、安全而被美国食品药物管理局(FDA)批准作为食品添加剂[1],被美国环保局批准作为饮用水的净化剂[2].而且在壳聚糖分子链上分布着大量的游离羟基和氨基,在一些稀酸溶液中氨基容易质子化,从而使壳聚糖分子链带上大量的正电荷,成为一种可溶性的聚电解质,具有阳离子型絮凝剂的作用,可以同时发挥电中和凝聚及吸附架桥的双重作用[3].因为壳聚糖絮凝剂同时具备上述这些优点,使其在给水及饮用水处理中得到越来越广泛的应用.本文将壳聚糖跟其它三种无机絮凝剂进行了复合使用,并将这些复合絮凝剂应用于对水源水的处理中,考察了NT U 、C OD MN 和UV 254的去除效果以及对出水中残留铝浓度的控制效果.1　实验部分1.1　水样水样为湘江在衡阳段的支流蒸水河的原水,蒸水河水为微污染水源水,常年的浊度范围为20～50NT U ,COD MN 范围为5～12m g/L.1.2　仪器与试剂756MC 紫外可见分光光度计(波长范围:190nm ～850n m );TS2-400A 台式智能散射光浊度仪(测量范围:0～400NT U );梅宇牌S C 系列实验搅拌器(SC958,八联).壳聚糖(食品级,脱乙烯度为85%,黏度为800,分子量在100万左右).准确称取0.1000g 壳聚糖,加入适量的蒸馏水及1.00mL 的冰乙酸,用磁力搅拌器搅拌约2h,然后移入100mL 的容量瓶中并定容至100mL ,制成1m g/mL 的溶液.聚合铝铁(工业级);硫酸铝、氯化铁(分析纯).上述三种无机絮凝剂均制成10m g/mL 的溶液.1.3　壳聚糖复合絮凝实验方法分别取硫酸铝、氯化铁和聚合铝铁三种絮凝剂溶液各2mL 投加于1L 水样中,先快速搅拌(3),再分别投加壳聚糖溶液各、5、、5、、5、3、5L (当进行壳聚糖与聚合铝铁复合去除铝离子试验时,分别投加壳聚糖溶液各0.5、1、1.5、2、3、5mL ),同时降低转速至60r/m in,搅拌15m in,静沉15m in,测定浊度、C OD MN 、UV 254(经过0.45um 膜过滤)和残留铝浓度.2　结果与讨论2.1　复合絮凝对浊度去除效果的影响在进水浊度为40NT U,无机絮凝剂投加量为20m g/L 时,复合絮凝对浊度去除效果的影响见图1.图1　复合絮凝对浊度去除效果的影响F i g .1　R el a tio n sh ip be tween the effect of tur b i d i ty r em ova l and co m b i ned floccu l a ti on由图1可见,当无机絮凝剂投加量一定时,浊度去除率随着壳聚糖投加量的增加而增加,当壳聚糖投加量为2mg /L 时,其浊度的最佳去除率达到了97%.但当投加量大于2m g/L 后,浊度去除率开始下降,这可能是由于壳聚糖絮凝剂投加量过量,引起水中颗粒重新稳定而形成的.但相对于壳聚糖单独使用的实验结果[4],复合絮凝的浊度去除率曲线比较平缓,出水残留浊度的变化范围也相对较窄,非常明显地体现了无机絮凝剂和壳聚糖絮凝剂的复合效果.2.2　复合絮凝对有机物去除效果的影响在进水COD MN 值为8.0mg/L,UV 254值为0.137,无机絮凝剂投加量为20m g/L 时,复合絮凝对有机物去除效果的影响见图2、图3.从图2可以看出,当壳聚糖投加量达到1.5L 时,其最佳的OD MN 去除率为%但可能存在壳聚糖本身的影响,这一点从去除O D MN 的最佳投加量相对于除浊的最佳投加量有所提前可501第21卷第3期 蒋　明等:壳聚糖复合絮凝去除水源水中有机物与铝离子的实验研究81m in 00r/m in 00.11.22.m m g/C 44.C以得到明显的体现.对比图3,加入壳聚糖絮凝剂后,UV254的去除率也得到了显著的提高,在壳聚糖投加量只有2.5mg/L时,其U V254的去除率就达到了55%,虽然去除U V254的最佳壳聚糖投加量相比浊度的最佳投加量有所延迟,此时的浊度去除率虽然不在最佳,但去除率也较高,残留的浊度值也在允许的范围内.也正因为这种除浊和去除有机物的一致性,在实际操作中便可以采用去除有机物的最佳投加量来作为投药量.图2　复合絮凝对COD MN去除效果的影响F ig.2　Re l a ti on sh i p be tween the effec t of COD M Nr em ova l an d co m b i n ed floccula t i on图3　复合絮凝对UV254去除效果的影响F ig.3　Re l a ti on sh i p be tween the effec t of UV254r em ova l an d co m b i n ed floccula t i on复合絮凝的投药量小,而且形成的絮体密实,从而可以减少诸如污泥处理方面的后续费用在试验中还发现聚合铝铁跟壳聚糖复合的效果好于另外两种低分子无机絮凝剂,这可能是高分子无机絮凝剂本身优良的絮凝特性的体现.总体来说,复合絮凝基本上发挥了壳聚糖与无机絮凝剂各自的优势,消除了各自的弱点.2.3　复合絮凝对絮凝出水中残留铝浓度的控制作用在进水铝离子浓度为0.116mg/L,无机絮凝剂投加量为20m g/L时,壳聚糖与聚合铝铁的复合絮凝对出水中残留铝浓度的控制作用见图4.壳聚糖与金属离子一般可以以三种形式发生结合:离子交换、吸附和螫合,对水中的残留铝去除主要在于发生螫合反应的缘故.壳聚糖可将分子结构中-NH2基和-OH基的孤对电子提供给含空d轨道的金属离子(碱金属和碱土金属离子以及铵离子除外),孤对电子的亲核进攻使得金属离子螫合成不溶性的金属螫合聚合物,从溶液中分离出来[5].壳聚糖的这种优良的特性可以从图7得到体现,其不管是单独使用还是复合使用,在整个的壳聚糖投加量范围:0.5～5mg/L,其出水中的残留铝浓度都没有超过0.2mg/L的饮用水水质标准,而在最佳的去除效果时,壳聚糖单独使用及其复合使用都使出水中的残留铝浓度达到未检出(0.003m g/L),可见壳聚糖对水中残留的铝离子具有很好的去除和控制效果.图4　壳聚糖单独投加及其与聚合铝铁复合对出水中残留铝浓度的控制作用F i g.4　The con tr ol effect of r esidua l a lum i num i ntr ea ted wa ter by u si n g ch itosan a l on e a ndco m b i n ed with poly m er i c a lum i n i u m-fer r i c在图中还存在一个现象,那就是聚合铝铁跟壳聚糖复合后,对出水中残留铝浓度的控制效601南华大学学报(自然科学版) 2007年9月8.4果要稍好于壳聚糖单独使用时的效果.这主要可能因为,聚合铝铁虽然带进了铝离子浓度,但这时在水中的残留铝主要是以氢氧化铝状态的微细颗粒及其表面吸附的铝离子和其络合离子的方式存在的,而不是以游离的水溶性铝离子或其络合离子的方式存在的[6].壳聚糖跟聚合铝铁复合后,其絮凝形成的絮体密实、粗大,这本身就非常有利于对上述微细颗粒的去除,再加上壳聚糖的吸附架桥作用以及复合絮凝时本身效果的强化等因素,使得复合絮凝时虽然带入了铝离子浓度,却对出水中残留铝浓度的控制控制作用没有什么影响.但同时也应该注意到,壳聚糖单独使用时的最佳效果跟复合絮凝时的最佳效果一样,这也表明在对水中残留铝浓度的控制上,壳聚糖起了关键的作用.3　结论1)采用无机絮凝剂和壳聚糖絮凝剂复合使用可以发挥它们各自的优点,显著的提高除浊和去除有机物的效果.更重要的是,其除浊和去除有机物的最佳投加量范围基本一致.2)在聚合铝铁投加量为20m g/L,壳聚糖投加量为1.5～2.5mg/L 时,复合絮凝对浊度、C OD MN和UV 254的去除率分别为97%、44%和55%.3)当进水的铝离子浓度为0.116m g/L 时,在壳聚糖单独使用以及与聚合铝铁复合使用两种情况下,达到最佳去除效果时,出水中残留铝浓度均小于检测方法的检出限,去除率基本上达到了100%.4)壳聚糖在对水中铝离子浓度的控制上发挥了关键作用,无论将壳聚糖单独使用或者与聚合铝铁复合使用,其对水中铝离子的去除效果基本一致.参考文献:[1]林炎平.壳聚糖的结构、性质和应用[J ].化学工程师,1998(5):33-35.[2]Knorr e of Chitin ous Poly me rs in f ood [J ].FoodTechnology,1984(1):3-8.[3]蒋挺大.甲壳素[M ].化学工业出版社,2003.[4]蒋　明,娄金生,谢水波,等.壳聚糖絮凝剂处理水源水中有机物的试验研究[M ].水处理技术,2005,31(5):15-18.[5]刘之杰,余　刚,刘满红.壳聚糖絮凝剂对聚合氯化铝的助凝作用[J ].环境化学,2004,23(3):306-309.[6]汪晓军,肖　锦,崔蕴霞.强化絮凝净化法脱除水中的残留铝[J ].工业水处理,1998,18(4):4-6.(上接第103页)了1年之后,将换热器进行了拆卸,未发现腐蚀,重新组装之后,一直在使用.图5　过控综合实验台实照F i g .5　P hoto of the pr ocess con tr ol exper i m en t con s ole　结束语改进的管壳式换热器结构,采用了双管板结构,使换热器成为一个可以拆分的体系,能够对换热管进行定期检查和更换,有较大的经济和实用价值.特别是采用了双锥形密封圈,克服了锥形密封圈密封性不好的缺点,实现了良好的密封性.在过控实验台上对实物进行了水压试验,换热器可拆卸部分、密封圈在水压0.6MPa 时依然可以达到密封要求.验证了此设计的合理性,有一定的推广价值.参考文献:[1]唐振英.T H -847涂层防腐在盐水预热器上的应用[J ].中国氯碱,1994(2):32-33.[2]冯志良.可拆卸板式换热器产品质量国家监督抽查结果剖析[J ].石油化工设备,1994,23(2):3-6.[3]陈海辉,曾莹莹,李启成,等.可拆式双管板管壳式换热器.中国:200420068874.2[P ].2004-10.[4]盖美萍,王有旭.新型板式换热器的设计与研制[J ].机械研究与应用,,5(3)5556[5]王艳民,王三保,王补宣实验用换热器结构的改进[]石油化工设备,,3(5)83701第21卷第3期 蒋　明等:壳聚糖复合絮凝去除水源水中有机物与铝离子的实验研究8420021:-..J .19942:2-0.。