基于油酸钙加强析出及微生物絮凝剂GA1去除孔雀石绿的方法

发布时间：2020-10-10 06:48

　　随着印染工业的快速发展,染料生产和使用过程中产生的强毒性染料废水如果未经处理直接排放到自然水体中,一方面,由于染料阻碍了水体中可见光和氧气的进入,会威胁着水生生物的生存和发展,另一方面,一些强毒性染料或者其降解产物一旦进入人体组织细胞,有可能致癌、致畸和致突变,严重的情况下会危及人的性命。孔雀石绿作为一种阳离子型的偶氮染料,已被大量应用于造纸、皮革、医药、纺织和食品添加等工业及水产养殖业,其对水生动物和哺乳动物的肝脏、肾脏、消化道及其他多种器官具有较强毒性,因此如何采取高效的处理方法去除废水中的孔雀石绿意义重大。本研究提出了利用油酸钙(Ca(OL)_2)加强析出和微生物絮凝剂GA1(MBFGA1)絮凝作用去除水溶液中阳离子染料孔雀石绿(MG)的方法。该方法将油酸钠(NaOL)对MG的增溶作用和Ca~(2+)对增溶了MG的NaOL胶团(NaOL-MG胶团)的作用结合起来,使MG以吸附在Ca(OL)_2上的悬浮颗粒物的形式从水溶液中析出,随后利用微生物絮凝剂GA1(MBFGA1)将其絮凝沉降,最终得以将MG从水溶液中去除。本研究考察了各因素NaOL投加量、Ca~(2+)投加量、MBFGA1投加量、MG溶液初始浓度、快速搅拌时间、慢速搅拌时间对MG去除率的影响;同时考察了NaOL投加量、Ca~(2+)投加量、MBFGA1投加量等因素对NaOL与Ca~(2+)相互作用的单一影响及对MG去除率的交互影响;最后基于这些研究,利用环境扫描电镜分析(ESEM)与能谱分析(EDS)对MG去除机理及NaOL与Ca~(2+)之间结合机理进行了探讨。实验结果显示,在最优的反应条件下,MG投加浓度50mg·L~(-1),NaOL投加量9mmol·L~(-1),Ca~(2+)投加量9mmol·L~(-1),MBFGA1投加量4mL,快速搅拌200r·min~(-1),时间为5min,然后慢速搅拌40r·min~(-1),时间为30min,MG去除率可达98.13%。实验结果显示该方法高效环保,不会对环境造成二次污染。通过探讨各影响因素对MG去除率的单一影响与交互影响,以及环境扫描电镜与能谱图分析反应所生成的絮体可以得知,NaOL和Ca~(2+)之间的相互作用主要依赖于NaOL和Ca~(2+)之间的相对浓度,且较高的MG去除率需在Ca~(2+)投加浓度相对足量的情况下获得。在整个系统中,当Ca~(2+)投加浓度相对过量,在Ca~(2+)的影响下,Ca~(2+)会不断与增溶了MG分子的NaOL胶团(NaOL-MG胶团)反应生成吸附着MG分子的Ca(OL)_2悬浮颗粒(Ca(OL)_2-MG),进而在MBFGA1絮凝沉降的作用下,MG以Ca(OL)_2-MG颗粒的形式被除去;然而,当NaOL投加浓度相对过量时,伴随着NaOL投加浓度的增加,NaOL胶团会逐渐复溶大部分吸附在Ca(OL)_2颗粒上的MG分子,导致MG去除率的降低。本研究探讨的基于油酸钙加强析出及微生物絮凝剂GA1去除孔雀石绿的方法,拥有去除效率高、操作简便、环保可行等优点,所以在实际染料废水处理中具有较大的应用潜力。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X791
【部分图文】：

示意图,胶团结构,非离子型,示意图

为阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、非离子型表面面活性剂。面活性剂的性质活性剂的临界胶束浓度(critical micelle concentration, CMC)是形成胶团或胶束结构的表面活性剂最低浓度。表面活性剂在溶液中浓度的不断增大，表面活性剂在溶液中形着一个变化的过程。当在溶液中表面活性剂浓度比较小且低于水和空气差不多是直接接触；当略微增大溶液中表面活性剂浓分子迅速集聚到水面，由于表面活性剂分子不断对水不断进行气的接触面持续减小，溶液的表面张力迅速减小，相应的水里子相互聚集把疏水基互相靠在一起，开始形成小胶团；当持续性剂浓度时，液面形成紧密排布的单分子膜；当溶液中表面活胶束浓度之后，继续在溶液中投加表面活性剂，溶液中的表面，但胶团数和聚集体增多。

示意图,液膜分离,表面活性剂,原理

表面活性剂在膜分离技术中主要包括在固膜分离中的应用。固膜分离中的应用化超滤技术作为膜分离方法中的一种，把表面活性剂和超的废水处理方法成为近些年来研究的热点和发展的趋势为表面活性剂，把聚醚砜中空纤维作为超滤膜来处理含镉留率高达 97%以上，同时也发现 SDS 胶团与 Cd2+的吸附律，是自发的吸热过程，符合 Langmuir 吸附等温方程。化吡啶（CPC）作为阳离子表面活性剂，利用胶团强化超机污染物苯酚，研究发现对苯酚的去除效率高，成本低、面活性剂投加量少，而且表面活性剂和苯酚可回收利用。液膜分离中的应用离技术在药剂、石油等行业中得到广泛的应用，属于膜分离技术。液膜分离技术相比于固膜分离技术存在诸多优势率高等。图 1.2 是表面活性剂运用于液膜分离技术的基本

主要步骤,过程,胶束,表面活性剂

硕士学位论文分离技术，目前主要在实验研究阶段，较少将吸附胶束絮规模的工业化生产中。以表面活性剂和 Al3+相结合为例，步：第 1 步，表面活性剂相互聚集形成胶束之后，在电荷相反电荷的 Al3+，而 Al3+会中和胶束表面的电荷，从而各小，各胶束之间不断接触、碰撞、聚合，发生絮凝生成大块离子有机污染物比如苯甲酸、儿茶酚、苯酚等会被吸附在将水溶液中的表面活性剂和有机污染物包含在一个不定型相中分离出来，最终在重力沉降的作用下，达到去除废水染物的目的。AMF 过程的主要步骤如图 1.3 所示

【参考文献】