植物單寧作為絮凝劑在水處理中的應用
單寧能與蛋白質、多糖、非離子表面活性劑、金 屬離子( 特別是重金屬鹽) 結合產生沉淀; 另外, 單寧 水溶液有半膠體溶液的性質, 脫粒帶負電, 具有動電 電位, 而且單寧本身是天然大分子物質, 體積大, 這樣容易從水中絮凝沉淀下來, 因此廣泛用于飲用 水、廢水和工業廢水處理。但天然植物單寧電荷密度 較小, 性質多活潑, 很易發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如含氮基團、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值。 經過改性的單寧絮凝劑性質比較穩定, 能夠生物降 解, 不會對環境造成二次污染, 從而可減輕污水后續 處理的壓力。目前單寧改性主要有三方面: 陽離子 化、陰離子化、兩性化。
1.1 陽離子化
膠體和懸浮物顆粒通常都是帶負電荷的, 因此 在實際應用中多將植物單寧改性為陽離子絮凝劑。 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。 改性后的陽離子單寧通過與水中帶負電荷微粒中和 和吸附架橋作用, 使體系中的微粒脫穩、絮凝, 同時 還有脫色功能, 因此比較適于處理有機物質含量較 高的廢水。吳劍平等用落葉松栲膠改性得到陽離 子單寧(CAT) 再與聚合氯化鋁( PAC) 制取陽離子單 寧- 聚鋁復合絮凝劑, 處理高有機物含量廢水, 絮凝 效果不僅比單獨投加CAT 或PAC 效果好, 而且也降 低了無機絮凝劑用量。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 性污泥水均比無機絮凝劑好, 且用量少。肖遙等通過 叔胺的甲基化反應改性得到的季銨鹽型單寧兼具多 種功能, 有很好的開發前景。
1.2 陰離子化
單寧含有酚羥基、羧基等活性基團, 水溶液有半 膠體溶液的性質, 脫粒帶負電, 能與帶正電荷粒子如 金屬離子懸浮顆粒絡合形成穩定螯合物產生沉淀, 因 此可用來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 除率分別達到80%以上。張力平等也證實了落葉 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 免水中蛋白質類有機物發出惡臭。但是, 水中大 量的黏土、有機物等懸浮顆粒的膠團表面幾乎全帶 負電荷, 單寧雖然可與蛋白質、表面活性劑、多糖等 形成結合物, 但是因為單寧的分散性, 單獨使用不能 起到有效的絮凝作用, 而與無機絮凝劑如鋁鹽等復 配會收到良好的效果。Mahmut #zacar用橡果單 寧、橡果單寧與鋁復配、合成陰離子聚電解質 (AN913) 三種絮凝劑于同一條件下處理合成污水, 結果發現復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- 黏土粒子絡合 物, 更易脫色。
1.3 兩性化
利用縮合單寧A 環的親核反應活性, 采用仲胺、 甲醛與單寧進行曼尼希反應, 將胺甲基引入A 環, 制 成胺化單寧, 所得的改性產物是一種兩性化合物。 兩性單寧既帶有陰離子基團又帶有陽離子基團, 其 陽離子可以捕捉水中的有機懸浮雜質, 陰離子可以 促進無機懸浮物的沉降, 在處理許多其他絮凝劑難 以處理的水質時有很好的應用效果。絮凝丹即是這 類產品, 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 廉無毒的優點; 用落葉松栲膠制的絮凝丹對長江水、 黃河水的絮凝效果是硫酸鋁的10 ~ 30 倍。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
