殼聚糖去除水體濁度效果研究

商洪濤

（上海電力學院環境與化學工程學院，中國 上海200090）

甲殼素[1-3]是一種與纖維素結構類似的生物高聚物，是許多低等動物，特別是蝦蟹和昆蟲等外殼的重要成分。殼聚糖又叫脫乙酰甲殼質，是甲殼素用濃堿處理后脫去乙酰基而得到的產物。通常甲殼素的脫乙酰度超過70%時就叫殼聚糖。當前，水廠中廣泛使用鋁鹽絮凝劑，研究表明飲用水中鋁離子過量會對人體造成極大的危害，因此尋找鋁鹽絮凝劑的替代絮凝劑成了當前迫切需要解決的問題。殼聚糖是一種天然高分子絮凝劑，具有安全、無毒、來源廣、完全可降解這些顯著的優勢，目前越來越受到人們的關注。

1 實驗部分

1.1 殼聚糖的配制：

準確稱取不同黏度的殼聚糖1.000克，放入100ml容量瓶中，并加入1ml冰醋酸和少量去離子水，待殼聚糖完全溶解后定容至100ml，配制成 1%（10mg/ml）溶液。

1.2 實驗儀器

可編程智能型攪拌儀；濁度儀（wgz-100，上海精科）

1.3 實驗過程

取一定濁度的原水分別加入500ml燒杯中,分別在杯中加入不同絮凝劑。放入攪拌器中，按照120轉/分攪拌1分鐘、30轉/分攪拌10分鐘進行攪拌。攪拌完成后取出燒杯，靜置30分鐘后取上層清液測定濁度。

2 結果與討論

2.1 不同黏度殼聚糖的凝絮效果研究

表1 殼聚糖凝絮效果

由表1可看到：相同黏度的殼聚糖，濃度越高，處理后水體的濁度越低，在濃度為4ppm之后趨于平緩，再提高濃度對水體濁度的影響不明顯。不同濃度的殼聚糖，在3ppm之前是1000黏度的效果比較好。但是在3ppm之后，黏度1000mpa.s的殼聚糖的凝絮效果反而不如黏度500mpa.s的殼聚糖。這是由于分子量越大的分子因為占有更大的空間，所以更加容易吸附周圍的雜質和粒子。另外一個因素就是單位體積中分子的摩爾量。這也同時限制著上一個因素。

2.2 復配試劑的凝絮效果研究結果與討論

實驗采用殼聚糖與聚鐵進行了復配實驗研究，所用的殼聚糖是實驗中效果最好的黏度為500Mpa.s的殼聚糖。聚鐵的最佳有效濃度采用產品的推薦值12ppm。下表（表2）即為復配試劑在不同的濃度下進行實驗的結果。由表2中得出結論：殼聚糖+聚鐵凝絮效果非常好。在殼聚糖濃度為1-2ppm時濁度快速下降，但在濃度2-4ppm時開始趨于平穩。殼聚糖+聚鐵濃度為：3ppm+9ppm,處理后源水濁度為1.05NTU，濁度去除率高達96.79%。考慮到成本和生產要求，復配殼聚糖+聚鐵的最佳濃度為2ppm殼聚糖+9ppm聚鐵，此時的去濁度率為90.68%。

表2（殼聚糖+聚鐵）凝絮效果結果

2.3 影響因素分析

表3 不同pH下殼聚糖的效果

不論是處理生活用水還是工業用水，在所有的外在影響因素中，pH值的影響是較大的。由表3可以看到：pH對凈水劑的絮凝效果影響非常的大，可以相差4-5倍的數值。殼聚糖及聚鐵耐酸性都比較好，水處于弱酸性（pH約為6）時，殼聚糖及聚鐵的效果都達到高峰。但是這兩種絮凝劑的耐堿性較差。因此，原水在pH為弱酸性的條件下，絮凝效果會更好。

2.4 不同攪拌條件和沉淀時間對凝絮效果影響

在實際的生產中，攪拌速度及沉淀時間對絮凝效果也有較大影響，實驗研究了100rad/min-120rad/min-140rad/min-160rad/min的不同攪拌速度條件下及15min-30min-45min-60min的不同的沉淀時間對于凝絮效果的影響。實驗表明：不同的攪拌速度對絮凝影響很小。而沉淀的時間對于其影響稍大，但是，在30分鐘即可滿足水質要求。

3 結論

（1）殼聚糖單獨使用時，黏度為500Mpa.s的殼聚糖是絮凝效果最好的，最佳使用濃度為4ppm。

（2）殼聚糖與聚鐵復合使用好于殼聚糖單獨使用的絮凝效果。殼聚糖+聚鐵的最佳投加濃度為2ppm+9ppm，去除濁度率為90.68%。

（3）殼聚糖適合于中性偏酸性的原水的處理。攪拌條件和沉淀時間對于凝絮劑效果的影響不大。

［1］劉之杰，徐剛.殼聚糖對地表水中污染物的凈化作用[J].環境污染與防治，2004，26（5）：338-340.

［2］高溪，劉靜.殼聚糖的制備及其在水處理中的應用[J].化工科技市場，2008，31（5）：9-13.

［3］周永國，齊印閣，楊越冬.脫乙酰甲殼質回收處理含銅廢水[J].河北大學學報(自然科學版)，1994，14(2)：30-33.