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复合型生物絮凝剂MFHJ4的制备及其对印染废水絮凝性能的研究

来源:印染在线 发布时间:2012年11月28日

由图1可知,该絮凝剂在260~280 nm处没有特征吸收峰,说明复合型生物絮凝剂MFHJ4中不含有核酸和蛋白质(蛋白质在280 nm有吸收峰,核酸在260 nm有吸收峰)。因此,可以确认该絮凝剂的有效成分不是蛋白质或核酸。

傅里叶变换红外光谱仪对复合型生物絮凝剂MFHJ4测定结果如图2所示。图2是一个典型的多糖光谱图,3280cm-1处的宽吸收峰是多糖的-OH伸缩振动的结果,说明MFHJ4中存在着分子间和分子内的氢键;2925cm-1处的吸收峰是糖类C-H伸缩振动的结果;1644cm-1处的吸收峰是-COO-中的C=O非对称伸缩振动的结果,1 432 cm-1处是-COO-中的C=O对称伸缩振动的结果;1 060 cm-1的强吸收峰是脂内的C-O-C反对称伸缩振动吸收谱带;1644 cm-1和1432cm-12个位置同时存在吸收峰,表明MFHJ4中有羧酸根离子存在;而在1760cm-1处没有表征-COOH中C=O伸缩振动的特征吸收峰。由此可以认为复合型生物絮凝剂MFHJ4中的羧基以-COO-的形式存在,为阴离子絮凝剂。

2.3 MFHJ4对印染废水的絮凝性能

2.3.1不同pH条件下的絮凝性能

用稀HCl和稀NaOH溶液将印染废水的pH调至1~12,在絮凝剂和助凝剂(1%CaCl2)投加量分别为8 mg·100 mL-1和5 mL·100 mL-1的条件下对其进行絮凝处理,试验结果如图3所示。

由图3可知,pH对MFHJ4处理印染废水的影响较大,浊度和色度去除率均随着pH的升高而增大。在pH为10~12时,浊度、色度去除率均在75%以上;在pH为12时,浊度、色度去除率分别达到86.25%和91.8%,表明该絮凝剂适宜于在碱性条件对印染废水进行絮凝、脱色。由于pH直接影响絮凝剂和废水中胶体颗粒表面电荷带电状态和电中和能力[12],在碱性条件下絮凝剂分子和废水中胶体粒子均带负电,此时MFHJ4的絮凝主要是通过“桥联”作用,同时MFHJ4因分子内静电斥力可使其分子链充分伸展,暴露了更多吸附点位,从而有利于絮凝剂与颗粒之间的桥联作用,促进架桥和颗粒沉淀。由于pH为12时,絮凝处理后,印染废水的pH过高(pH达到10左右),碱用量较大,处理成本高;而pH为10时,已经达到了较高的处理效果,因此利用MFHJ4絮凝剂处理印染废水可在pH为10的条件下进行。

2.3.2不同絮凝剂投加量条件下的絮凝性能

在1%CaCl2投加量为5 mL·100 mL-1,pH为10,MFHJ4投加量为0~22 mg·100 mL-1的条件下,对印染废水进行絮凝处理,试验结果见图4。

从图4中可以看出,在MFHJ4投加量为0~12mL·100 mL-1时,浊度和色度的去除率随着MFHJ4投加量的增加而增加;当投加量为12 mg·100 mL-1时,浊度和色度去除率最大,分别为84.84%和89.51%;此后随着MFHJ4投加量的增加,去除率有所下降。这是由于絮凝剂的加入量都有一最佳量,其值大约为固体粒子表面吸附高分子化合物达到饱和时的一半吸附量,此时,高分子在固体粒子上架桥的机率最大,超过该值絮凝效果就下降,若超出很多,反而起了保护作用[13]。

 2.3.3不同助凝剂投加量条件下的絮凝性能

在MFHJ4投加量为12 mg·100 mL-1,pH为10,助凝剂CaCl2投加量为0~13 mL·100 mL-1的条件下对印染废水进行絮凝处理,试验结果如图5所示。 

由图5可知,在助凝剂CaCl2投加量为0时,浊度和色度去除率都比较低;随着CaCl2用量的增加,浊度和色度去除率逐渐增加;助凝剂CaCl2的用量为7mL·100 mL-1时废水浊度和色度去除率分别达到88.72%和91.80%;继续增加CaCl2的用量,浊度和色度去除率变化不明显。这是由于钙离子在絮凝体系中主要起化学桥联作用[14],因此一定浓度的钙离子可在絮凝剂分子与悬浮液颗粒之间加强生物絮凝剂的桥联作用,进而促进絮凝发生;但高离子强度下,大量离子占据了絮凝剂分子的活性点位,并把絮凝剂分子与固体悬浮颗粒隔开而抑制了絮凝。为了进一步考察复合型生物絮凝剂MFHJ4对印染废水的处理能力,本文在pH为10,助凝剂CaCl2投加量为7 mL·100 mL-1,MFHJ4投加量为12mg·100 mL-1的条件下,对印染废水进行絮凝处理,试验结果见表1。

  

由表1可以看出,复合型生物絮凝剂MFHJ4对印染废水的浊度和色度均有较高的去除效果,浊度和色度的去除率分别为88.72%和91.80%,COD去除率虽然较低,但也达到了52.14%。赵军[15]等以葡萄糖为培养基产生的生物絮凝剂对印染废水最大脱色率为89.5%。这说明以制酒废水作为替代培养基制取复合型生物絮凝剂MFHJ4不仅可以降低生产成本,而且具有较好的絮凝性能,实现了以废制废的目的。

3·结论

利用制酒废水作为替代培养基对复合型絮凝剂产生菌HJ4进行发酵培养,每升发酵液可获得5.87g复合型生物絮凝剂MFHJ4粗制剂;该絮凝剂是一种主要成分为多糖的阴离子型天然高分子絮凝剂。利用制酒废水作为替代培养基制取的生物絮凝剂对印染废水有较好的絮凝效果。在絮凝剂投加量为12 mg·100 mL-1,1%CaCl2投加量为7 mL·100 mL-1,废水pH为10的条件下,絮凝剂MFHJ4对印染废水的浊度、色度及COD去除率分别达到88.72%、91.80%和52.14%。

 

 

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