植物單寧作為絮凝劑在水處理中的應(yīng)用
單寧能與蛋白質(zhì)、多糖、非離子表面活性劑、金 屬離子( 特別是重金屬鹽) 結(jié)合產(chǎn)生沉淀; 另外, 單寧 水溶液有半膠體溶液的性質(zhì), 脫粒帶負(fù)電, 具有動(dòng)電 電位, 而且單寧本身是天然大分子物質(zhì), 體積大, 這樣容易從水中絮凝沉淀下來(lái), 因此廣泛用于飲用 水、廢水和工業(yè)廢水處理。但天然植物單寧電荷密度 較小, 性質(zhì)多活潑, 很易發(fā)生縮合或者降解失去活 性, 絮凝效果不理想。為了提高單寧的絮凝效果, 人 們將一些帶電荷的基團(tuán)如含氮基團(tuán)、磺酸基等引入 單寧中, 大大提高了單寧絮凝劑的性能和使用價(jià)值。 經(jīng)過改性的單寧絮凝劑性質(zhì)比較穩(wěn)定, 能夠生物降 解, 不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染, 從而可減輕污水后續(xù) 處理的壓力。目前單寧改性主要有三方面: 陽(yáng)離子 化、陰離子化、兩性化。
1.1 陽(yáng)離子化
膠體和懸浮物顆粒通常都是帶負(fù)電荷的, 因此 在實(shí)際應(yīng)用中多將植物單寧改性為陽(yáng)離子絮凝劑。 常通過以下兩種方式改性得到: 一是與帶正電荷的 離子型單體接枝共聚產(chǎn)生; 二是通過酚羥基醚化的 方法將N 原子引入單寧分子, 獲得季銨鹽型絮凝劑。 改性后的陽(yáng)離子單寧通過與水中帶負(fù)電荷微粒中和 和吸附架橋作用, 使體系中的微粒脫穩(wěn)、絮凝, 同時(shí) 還有脫色功能, 因此比較適于處理有機(jī)物質(zhì)含量較 高的廢水。吳劍平等用落葉松栲膠改性得到陽(yáng)離 子單寧(CAT) 再與聚合氯化鋁( PAC) 制取陽(yáng)離子單 寧- 聚鋁復(fù)合絮凝劑, 處理高有機(jī)物含量廢水, 絮凝 效果不僅比單獨(dú)投加CAT 或PAC 效果好, 而且也降 低了無(wú)機(jī)絮凝劑用量。吳敏等以植物單寧為原料 制得JK- A 和JK- B 兩種季銨鹽型絮凝劑, 處理活 性污泥水均比無(wú)機(jī)絮凝劑好, 且用量少。肖遙等通過 叔胺的甲基化反應(yīng)改性得到的季銨鹽型單寧兼具多 種功能, 有很好的開發(fā)前景。
1.2 陰離子化
單寧含有酚羥基、羧基等活性基團(tuán), 水溶液有半 膠體溶液的性質(zhì), 脫粒帶負(fù)電, 能與帶正電荷粒子如 金屬離子懸浮顆粒絡(luò)合形成穩(wěn)定螯合物產(chǎn)生沉淀, 因 此可用來(lái)去除廢水中的有毒重金屬離子。李琳等用 橡椀單寧處理Pb2+、Cd2+、Cr3+、Zn2+、Mn2+、Fe2+六種重 金屬離子, 在中性或微堿性條件下, 幾種金屬離子去 除率分別達(dá)到80%以上。張力平等也證實(shí)了落葉 松單寧能有效去除Cu2+、Fe2+、Zn2+等金屬離子。在水 處理中, 單寧還可用于凈化含蛋白質(zhì)和表面活性劑 廢水, 使之生成絮凝物沉淀再除去, 以降低COD, 避 免水中蛋白質(zhì)類有機(jī)物發(fā)出惡臭。但是, 水中大 量的黏土、有機(jī)物等懸浮顆粒的膠團(tuán)表面幾乎全帶 負(fù)電荷, 單寧雖然可與蛋白質(zhì)、表面活性劑、多糖等 形成結(jié)合物, 但是因?yàn)閱螌幍姆稚⑿? 單獨(dú)使用不能 起到有效的絮凝作用, 而與無(wú)機(jī)絮凝劑如鋁鹽等復(fù) 配會(huì)收到良好的效果。Mahmut #zacar用橡果單 寧、橡果單寧與鋁復(fù)配、合成陰離子聚電解質(zhì) (AN913) 三種絮凝劑于同一條件下處理合成污水, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)復(fù)配絮凝劑絮凝效果更明顯, 原因是鋁鹽 與單寧、黏土之間形成了鋁- 單寧- 黏土粒子絡(luò)合 物, 更易脫色。
1.3 兩性化
利用縮合單寧A 環(huán)的親核反應(yīng)活性, 采用仲胺、 甲醛與單寧進(jìn)行曼尼希反應(yīng), 將胺甲基引入A 環(huán), 制 成胺化單寧, 所得的改性產(chǎn)物是一種兩性化合物。 兩性單寧既帶有陰離子基團(tuán)又帶有陽(yáng)離子基團(tuán), 其 陽(yáng)離子可以捕捉水中的有機(jī)懸浮雜質(zhì), 陰離子可以 促進(jìn)無(wú)機(jī)懸浮物的沉降, 在處理許多其他絮凝劑難 以處理的水質(zhì)時(shí)有很好的應(yīng)用效果。絮凝丹即是這 類產(chǎn)品, 絮凝丹用于城市飲用水的凈化和其他給水、 污水處理, 可以提高絮凝物的沉降過濾速率, 且有價(jià) 廉無(wú)毒的優(yōu)點(diǎn); 用落葉松栲膠制的絮凝丹對(duì)長(zhǎng)江水、 黃河水的絮凝效果是硫酸鋁的10 ~ 30 倍。
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