王超莉，劉 堅(jiān)，胡炎發(fā)，熊麗娟

(江西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，江西南昌330022)

0 引言

近年來(lái)無(wú)機(jī)-有機(jī)材料復(fù)合型的凈水劑得到了迅速發(fā)展，它能克服單一型凈水劑的許多不足，其應(yīng)用范圍廣，對(duì)低濃度或高濃度污水有良好的凈化效果，能提高有機(jī)物的去除率［1-5］.在對(duì)污水進(jìn)行處理中，天然高分子逐漸成為一種新趨勢(shì).殼聚糖是自然界第二大天然多糖，分子內(nèi)部含有羥基、氨基和糖苷鍵等多種活性官能團(tuán)，通過(guò)接枝引入不同功能基團(tuán)，進(jìn)行進(jìn)一步的化學(xué)修飾，在污水處理中有著獨(dú)特的功效和作用，由于它可生物降解，無(wú)二次污染，是一種新型的綠色生物材料［6］.沸石作為一種成本低廉的吸附材料，比表面積大，具有吸附、離子交換、密度小等特點(diǎn)，是一種有發(fā)展前途的水處理材料.利用沸石作載體，負(fù)載接枝改性殼聚糖，可澄清水質(zhì)，從而減少環(huán)境污染［7-14］.本文研究了沸石、鹽酸改性沸石、聚合氯化鋁(PAC)改性后的沸石、沸石負(fù)載接枝改性殼聚糖復(fù)合凈水劑去除生活污水中COD(Chemical Oxygen Demand)對(duì)比試驗(yàn)，將無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合凈水劑與單一型的凈水劑處理污水效果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)COD的去除提供了一條新的思路.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

儀器:721分光光度計(jì)，78-2型磁力攪拌機(jī)，JJ-4A攪拌機(jī)，恒溫水浴池，真空干燥箱，COD-751-1型消解裝置，pH計(jì);

試劑:沸石(河南鞏義，斜發(fā)沸石)、殼聚糖(CTS，化學(xué)純)、聚合氯化鋁(PAC，污水處理廠)、冰乙酸、鄰苯二甲酸氫鉀、鹽酸、碳酸鈉、氫氧化鈉、重鉻酸鉀、硫酸銀、濃硫酸、硫酸汞，均為分析純.

水樣:取自排污井的生活污水，COD為400mg·L-1，pH 值為 7.56.

1.2 凈水實(shí)驗(yàn)及檢測(cè)方法

1.2.1 凈水實(shí)驗(yàn)比較 分別取1000mL生活污水，投加0.2 g的不同的凈水劑，用攪拌機(jī)快攪(120 r·min-1)1 h，再慢攪(50 r·min-1)30min，然后靜置30min，用注射器(吸口直徑3mm)吸取距液面2cm處的上清液，待測(cè).

1.2.2 測(cè)定方法 采用快速消解分光光度法檢測(cè)水體COD，其去除率的計(jì)算公式為

其中A0表示原水的吸光度;A表示處理后的水的吸光度.

1.2.3 COD標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 用鄰苯二甲酸氫鉀配成標(biāo)準(zhǔn)COD系列，采用恒溫170℃密閉消解法在610 nm波長(zhǎng)處進(jìn)行分光光度測(cè)定.以測(cè)得的吸光度為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的COD值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果見(jiàn)圖1.

圖1 COD與吸光度的關(guān)系曲線

1.3 復(fù)合凈水劑的SEM表征

使用掃描電鏡觀察沸石負(fù)載接枝改性殼聚糖復(fù)合凈水劑表面形貌結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖2.

圖2 復(fù)合凈水劑的SEM圖

2 結(jié)果與討論

2.1 復(fù)合凈水劑電鏡掃描(SEM)分析

由圖2可知，殼聚糖高分子接枝物與PAC復(fù)合后負(fù)載在沸石上，已將沸石包裹了，形成了不規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，大大增加了其表面積，對(duì)污水處理效果更好.包裹后的產(chǎn)品性質(zhì)比較穩(wěn)定.

2.2 不同凈水劑處理污水COD值效果比較

不同凈水劑處理污水對(duì)比實(shí)驗(yàn):將粒度為1.0～1.5mm的天然沸石1#、用酸處理的改性沸石2#、聚合氯化鋁(PAC)改性后的沸石3#以及沸石負(fù)載接枝改性殼聚糖復(fù)合凈水劑4#各0.2 g分別對(duì)1 L污水進(jìn)行處理，室溫?cái)嚢? h后，測(cè)出水COD值，去除的效果見(jiàn)表1.

表1 不同凈水劑處理污水中COD的效果比較

1#:不經(jīng)任何處理的沸石;2#:采用酸處理的改性沸石;處理方法是將沸石用10%HCl浸泡，90℃下活化6 h，再用Na2CO3溶液中和至pH值為6～7，洗滌、干燥、焙燒;3#:采用聚合氯化鋁(PAC)改性后的沸石;處理方法是將沸石用PAC溶液浸泡6 h后用NaOH調(diào)至微堿性，洗滌、干燥、焙燒3 h;4#:沸石負(fù)載接枝改性殼聚糖無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合凈水劑.

從表2可以看出，用不同的凈水劑對(duì)COD的去除效果不同.不經(jīng)任何處理的天然沸石對(duì)COD去除率比較低，采用聚合氯化鋁(PAC)改性后的沸石比采用酸浸泡處理沸石對(duì)COD去除效果更強(qiáng)，說(shuō)明沸石吸附Al3+焙燒后，能更好地降低污水中的COD值.而用沸石負(fù)載接枝改性殼聚糖無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合凈水劑由于表面(及內(nèi)部孔隙)吸附作用和離子交換作用，從而使COD的去除效果明顯提高，去除率可達(dá)81%，由此可見(jiàn)，采用酸處理的沸石和用聚合氯化鋁改性沸石對(duì)降低COD具有一定的效果，而采用沸石負(fù)載接枝改性殼聚糖復(fù)合凈水劑處理污水中的COD對(duì)提高水處理效果非常有效.

3 結(jié)論

SEM表明沸石負(fù)載接枝改性殼聚糖的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)明顯改善，從而使其產(chǎn)物表面積增大，提高了其吸附性能、架橋能力，能夠有效地去除生活污水中的COD，且去除效率較高.通過(guò)對(duì)沸石、酸改性沸石、聚合氯化鋁(PAC)改性后的沸石、沸石負(fù)載接枝改性殼聚糖無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合凈水劑去除COD對(duì)比試驗(yàn)，與其他的改性沸石凈水劑比較，沸石負(fù)載接枝改性殼聚糖復(fù)合凈水劑去除生活污水COD效果顯著，對(duì)于COD濃度為400mg·L-1的污水，在室溫條件下，經(jīng)2 h攪拌接觸，COD濃度可降至78mg·L-1，去除率高于81%.

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