两性高分子絮凝剂聚乙烯亚胺基黄原酸钠除浊性能

王 刚,李 嘉,何宝菊,徐 敏,常 青

两性高分子絮凝剂聚乙烯亚胺基黄原酸钠除浊性能

王 刚*,李 嘉,何宝菊,徐 敏,常 青

(兰州交通大学环境与市政工程学院,甘肃 兰州 730070)

以不同分子量的聚乙烯亚胺(PEI)为母体,通过化学反应将二硫代羧基引入到其分子链中,制备出3种新型高分子絮凝剂聚乙烯亚胺基黄原酸钠(PEX),采用2种性质不同的高岭土配制的含浊水样作为考察对象,通过絮凝实验法研究PEX对水样中浊度的去除性能.结果表明,3种PEX对不同性质含浊水样中浊度的去除性能具有一定的差异,浊度的最高去除率随着PEX分子量的增加而升高,随着原浊的增加而略有升高.PEX为两性聚电解质,PEX-1、PEX-6、PEX-60溶液的等电点pHiep分别为3.8、5.0、8.7;当体系初始pH值位于3种PEX各自等电点处,浊度的去除率最高,可分别达到98.6%、96.6%、91.3%.含浊水样中共存Cu(II)或Ni(II)时,可明显提高浊度的去除效果.体系中余浊随着静置后Zeta电位绝对值的降低(升高)而减小(增大).

高分子絮凝剂；两性聚电解质；浊度；等电点；Zeta电位

高分子重金属絮凝剂是一类具有重金属捕集功能的新型高分子絮凝剂,其应用于废水处理中既能除去溶解态重金属离子,又能降低水中致浊物质的含量[1-3].作为该类高分子絮凝剂其中的一种—聚乙烯亚胺基黄原酸钠(PEX),是将重金属离子的强配位基团二硫代羧基通过化学反应引入到聚乙烯亚胺高分子链中[4].PEX对废水样中各种重金属离子表现出良好的去除效果[5-8].然而,在前期的研究中,关注更多的是PEX处理重金属离子,对废水样中致浊物质(浊度)的去除性能研究甚少,仅将浊度作为PEX去除重金属离子性能的影响因素进行考察.水中致浊颗粒物是造成水质浑浊、水质污染以及水质恶化的重要原因[9-10],因此降低水体中的浊度可减轻水质污染带来的危害.

本研究以2种不同性质的高岭土作为水中的致浊物质,考察了自制的3种不同分子量的高分子絮凝剂PEX对水样中浊度的去除性能,研究了初始pH值、初始浊度、共存重金属离子对PEX除浊性能的影响,并探讨了PEX絮凝除浊过程中Zeta电位的变化,以期拓宽PEX在水处理中的应用范围,提供其除浊相应的实验数据和理论指导.

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

TS6-1型程控混凝试验搅拌仪(武汉恒岭科技有限公司);Orion828型pH测试仪(美国奥立龙中国公司);Nano-ZS90型Zeta电位仪(英国马尔文公司);2100P型浊度仪(美国哈希公司).

聚乙烯亚胺(PEI);二硫化碳(CS2);氢氧化钠(NaOH);盐酸(HCl);氯化镍(NiCl2·6H2O);氯化铜(CuCl2·2H2O);高岭土;以上试剂除高岭土为化学纯外,其他均为分析纯.

PEX由PEI、CS2和NaOH为原料在实验室自制[4],将采用的母体PEI分子量为1万、6万、60万~100万分别记为PEI-1、PEI-6、PEI-60,对应制备的PEX记为PEX-1、PEX-6、PEX-60.

1.2 含浊水样

以高岭土与蒸馏水配制成浓度为1%的高岭土悬浊液,用自来水将其稀释成一定浊度的含浊水样.实验采用2种性质不同的高岭土,购自天津市巴斯夫化工有限公司和上海建信化工有限公司试剂厂,分别记为TB-N和TB-P.

1.3 絮凝实验

取400mL含浊水样于烧杯中,用HCl溶液或NaOH溶液调节pH值;采用程控混凝试验搅拌仪投加一定量的PEX,以转速为120r/min快搅2min,再以转速为40r/min慢搅10min,静置沉降10min后用取样管移取上清液进行分析测试.

1.4 分析方法

PEX溶液浑浊度和水样浊度均采用浊度计测定,所有Zeta电位采用Zeta电位仪测定;浊度和Zeta电位均进行3次测定,结果取其平均值.

2 结果与讨论

2.1 含浊水样的性质

分别移取5.0mL2种性质不同的高岭土悬浊液(1%),用自来水稀释为400mL含浊水样.经测试,TB-N水样初始浊度为92.4NTU,TB-P水样初始浊度为139.7NTU.用HCl溶液或NaOH溶液调节其pH值,测定不同pH值下含浊水样的Zeta电位和剩余浊度.结果见图1.

由图1可知,2种含浊水样性质完全不同,在研究的pH值范围内(2.0~10.0),随着pH值的升高,TB-N水样的Zeta电位由正值变为负值再变为正值,在pH值为2.5和8.3处出现2个零电位点,而TB-P水样的Zeta电位均为正值.体系pH值对浊度的影响较大,TB-N和TB-P水样的剩余浊度均随着pH值的降低而减小.当pH值低于水样初始pH值(7.7)时,体系的剩余浊度均小于初始浊度,这表明调节水样pH值为酸性条件时其本身对浊度也有一定的去除作用;当pH值高于水样初始pH值时,可能由于体系中生成Ca、Mg的氢氧化物沉淀致使剩余浊度明显高于初始浊度.由于pH值自身对浊度的去除作用,当体系pH值从7.0降到2.0时,TB-N水样中浊度的去除率为7.0%~60.2%,TB-P水样中浊度的去除率为18.4%~99.2%,可见pH值对TB-P水样浊度去除的影响更显著.实验中发现,当pH值低于5.0时,TB-P水样变得澄清,肉眼无浑浊可见,而TB-N水样在整个pH值范围内均呈浑浊状,故后续实验重点考察含浊水样TB-N.

图1 pH值对含浊水样的影响

2.2 PEX溶液的性质

配制浓度为60mg/L的PEX溶液,用HCl溶液或NaOH溶液调节其pH值,测定不同pH值下PEX溶液的Zeta电位和浑浊度.结果见图2.

图2(a)表明,3种PEX溶液的Zeta电位均随着体系pH值的升高先由正值到零再变为负值,PEX-1、PEX-6、PEX-60溶液分别在pH值为3.8、5.0、8.7处出现零电位点,即等电点pHiep[11-12],说明高分子絮凝剂PEX为两性聚电解质.图2(b)表明,随着体系pH值的减小,每种PEX在水溶液中的溶解性均先降低后升高,在各自等电点附近出现不溶区域,且pH值位于等电点时浑浊度达到最高值.实验中也观察到调节pH值由高到低时,PEX-1、PEX-6溶液由澄清转变为浑浊后又逐渐变得较浑浊;而PEX-60溶液由较浑浊转变为更浑浊后又逐渐变得较浑浊,在pH值为2.0时变得澄清.

由于PEX高分子链上同时含有二硫代羧基(—CSSH)和胺基(—NH2)[4,8].体系pH值较高时,二硫代羧基由于解离作用会以负离子(—CSS—)形式存在,胺基以—NH2形式存在;pH值较低时,胺基由于质子化作用会以正离子(—NH3+)形式存在,二硫代羧基以—CSSH形式存在.当PEX溶液从碱性被调节到酸性过程中,体系的Zeta电位从负值到正值,且在负电荷数量与正电荷数量相等时,Zeta电位为零,出现等电点.因为3种PEX高分子链上含有的二硫代羧基和胺基数量(或比例)不同,其等电点值也不相同.

当PEX溶液的pH值大于或小于等电点时,Zeta电位为负值或正值,由于静电斥力作用使PEX高分子链更易伸展,增强了离子化作用,PEX溶解度增大,体系浑浊度减小.当PEX溶液的pH值位于等电点时,Zeta电位为零,由于分子间范德华引力起主要作用而使PEX高分子链转变为紧缩状态,分子构象更加紧密,PEX溶解度降低,体系浑浊度升高且达到最大[13-15].

2.3 除浊性能比较

分别取含浊水样TB-N(原浊92.4NTU)和TB-P(原浊139.7NTU),初始pH值均为7.7;投加不同的PEX或PEI进行絮凝实验,比较各种PEX及其母体PEI对不同性质含浊水样中浊度的去除性能.结果如图3所示.

从图3可以看出,3种PEX及其母体PEI对不同性质含浊水样中浊度的去除存在一定的差异.图3(a)表明,对于含浊水样TB-N,在整个研究的PEX投加范围内,PEX-60对浊度的去除效果最好;PEX投加量为4~24mg/L时,PEX-1对浊度的去除能力高于PEX-6;PEX投加量为28~48mg/L时,PEX-6对浊度的去除能力反而高于PEX-1;在较低投药量下, PEX-1除浊能力高于其母体PEI-1;投药量较高时, PEX-1除浊能力低于其母体PEI-1;在整个投药范围内,PEX-6、PEX-60的除浊能力均高于其母体PEI-6、PEI-60.图3(b)表明,对于含浊水样TB-P, PEX对浊度的去除顺序为PEX-60> PEX-6>PEX-1; PEX-1、PEX-6的除浊能力均低于其母体PEI-1、PEI-6,PEX-60的除浊性能高于其母体PEI-60.

絮凝剂的絮凝作用机理主要包括压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥以及网捕卷扫等,一般认为高分子絮凝剂以吸附电中和、吸附架桥作用为主,且絮凝剂的分子量越大,吸附架桥作用越强[16-18].当体系pH值为7.7时,TB-N、TB-P水样中致浊颗粒物表面Zeta电位分别为负值、正值(图1),PEX-1、PEX-6、PEX-60分子链表面Zeta电位分别为负值、负值、正值,且Zeta电位的绝对值由大到小为PEX-60、PEX-6、PEX-1(图2).对于TB-N水样,PEX-60与致浊颗粒物之间表现为静电引力作用,PEX-6、PEX-1与致浊颗粒物之间为静电斥力作用,且PEX-1的静电斥力小于PEX-6;PEX-60因吸附架桥与吸附电中和(静电引力)共同作用使其对浊度的去除效果最好;低投药量下,可能因为吸附架桥作用均较弱,静电斥力更小的PEX-1除浊性能高于PEX-6;投药量继续增加后,一方面分子链较长的PEX-6吸附架桥作用增强,另一方面分子量较小的PEX-1可能投加过量,使絮体周围负电荷增加产生静电斥力作用而出现再稳现象,致使PEX-6除浊能力高于PEX-1.对于TB-P水样,PEX-60与致浊颗粒物之间为静电斥力作用,PEX-6、PEX-1与致浊颗粒物之间为静电引力作用;PEX-60对浊度的去除率仍为最高的原因可能是PEX-60分子量更高,其分子链更长,吸附架桥作用更强,远大于静电斥力作用的影响;分子量较大、静电吸引更大的PEX-6除浊能力优于PEX-1,表明它们的除浊机理为吸附架桥与吸附电中和共同作用.

由于PEX分子链上接枝了二硫代羧基,使其相对于母体PEI的分子链更长,吸附架桥作用更明显,因此PEX对TB-N水样中浊度的去除效果总体上更优于母体PEI;而高投药量下PEX-1除浊能力低于其母体PEI-1的原因可能为:PEX-1已投加过量,絮体周围由于过剩负电荷的静电排斥作用产生再稳现象,不利于吸附架桥的发生[16],絮体不易聚集沉降,浊度的去除有所降低;而母体PEI-1在对应的投加量下还没过量,未出现再稳现象.对于TB-P水样,呈现出“分子链更长、与致浊颗粒物之间为静电引力的PEX-1、PEX-6对浊度的去除能力均低于其母体PEI-1、PEI-6”的现象无法采用上述吸附架桥与吸附电中和作用机理进行解释,有待进一步探究.

2.4 初始pH值的影响

取含浊水样TB-N(原浊92.4NTU),调节其pH值后投加不同的PEX进行絮凝实验,研究水样初始pH值对3种PEX除浊性能的影响.结果见图4.

由图4可知,体系初始pH值对PEX除浊性能影响较大,且与PEX的等电点密切相关.当水样pH值处于各种PEX的等电点时(PEX-1为3.8、PEX-6为5.0、PEX-60为8.7),PEX对浊度的去除效果最好,浊度的最高去除率分别达到98.6%、96.6%、91.3%;pH值低于PEX等电点时,浊度的去除率有所降低,但降幅较小;pH值高于PEX等电点时,浊度的去除率降低更明显,且pH值越高,降幅越大.这与其他学者的研究结果[19-20]类似.

如前述,PEX为两性聚电解质,在等电点时由于分子间范德华引力作用使PEX高分子链卷曲,自身形成不溶性微粒,这些微粒与水样中致浊颗粒物间通过范德华引力作用发生碰撞,增强了PEX对颗粒物的吸附架桥作用,提高了浊度的去除.此外,在PEX卷缩为微粒的过程中,会包裹水样中部分致浊颗粒物,形成更大的絮体颗粒,增强了沉降性能,也会促进浊度的去除.当水样pH值低于PEX等电点时,PEX高分子链表面Zeta电位为正值(图2),致浊颗粒物TB-N表面Zeta电位在pH=2.0时为正值、pH=5.0时为负值(图1).在pH值为2.0时TB-N颗粒物与PEX之间由于存在静电斥力作用使其不易凝聚成大颗粒,浊度的去除相对于等电点时有所降低,但该pH值下浊度去除效果仍较好的主要原因可能为pH值自身对浊度就具有很好的去除效果(图1);对于PEX-60,在pH值为5.0时TB-N颗粒物与PEX之间由于存在静电引力而使它们之间发生电中和作用也可促进浊度的去除.当水样pH值高于PEX等电点时,PEX高分子链表面Zeta电位为负值(图2),致浊颗粒物TB-N表面Zeta电位在pH=2.5~8.3时为负值,其他pH值下为正值(图1);PEX-1、PEX-6分别在pH值为6.0、7.0时由于较强的静电斥力作用减少了其与TB-N颗粒物之间的碰撞几率,不易形成大颗粒,表现为高pH值时浊度去除率降低;当体系pH值为9.0或10.0时,可能由于生成Ca、Mg的氢氧化物沉淀致使体系浊度增加,浊度去除率明显降低,浊度去除的降幅增大.

2.5 初始浊度的影响

分别移取2.5,5.0,10.0mL高岭土悬浊液TB-N (1%)于400mL自来水中,配制成不同初始浊度的含浊水样TB-N.经测试,水样原浊分别为39.8、92.4、214.7NTU,计为原浊-40、原浊-90、原浊-200,水样pH值为7.70~7.76.取上述含浊水样投加不同的PEX进行絮凝实验,研究水样初始浊度对3种PEX除浊性能的影响.结果见图5.

图5表明,3种PEX对原浊不同的含浊水样均有一定的去除效果,且浊度的最高去除率随着原浊的增加而略有升高;总体上PEX-60对不同原浊的含浊水样中浊度的去除率均明显高于PEX-1、PEX-6,且达到较高去除率时对应的投药范围也较宽.由于PEX长分子链的吸附架桥作用使体系中细小的致浊物质联结成较大的絮体颗粒而利用沉降被除去,当水样中原浊增大,细小颗粒物数目增多,颗粒间碰撞几率增加,范德华引力增大,吸附架桥作用增强,浊度的去除率升高.PEX-60除浊效果明显高于PEX-1、PEX-6的原因同前述,即吸附架桥的增强和静电吸引的共同作用所致.

2.6 共存重金属的影响

取含浊水样TB-N(原浊92.4NTU、pH值7.7),分别加入重金属离子Cu(II)、Ni(II),使其浓度均为25mg/L;然后投加不同量的PEX-1进行絮凝实验,研究水样中共存金属离子对PEX-1除浊性能的影响.结果见图6.

由图6可知,当体系中共存Cu(II)或Ni(II)时, PEX-1对浊度的去除效果明显高于仅含有浊度的单一体系,且共存Ni(II)比共存Cu(II)水样中浊度的去除率更高,相应浊度的最高去除率分别为99.0%、98.1%.由于PEX-1分子链中的二硫代羧基能够与Cu(II)、Ni(II)发生螯合反应[5,7],生成大量的沉淀物颗粒,其在沉降过程中可发挥网捕、卷扫作用,将水样中细小的致浊颗粒物或PEX与致浊颗粒物形成的微小絮体颗粒网捕下来,大大促进了浊度的去除.实验中发现当PEX投加到共存体系中,立即出现大量的大絮体,在静置过程中,5min内绝大多数絮体沉降于烧杯底部,上清液清澈.

图6 共存重金属离子对PEX-1除浊性能影响

2.7 絮凝过程Zeta电位变化

2.7.1 不同PEX投加量下Zeta电位变化 取含浊水样TB-N(原浊92.4NTU、pH值7.7),投加不同量的PEX进行絮凝实验,分别在快搅2min、慢搅10min、静置10min后取样测定其Zeta电位,研究3种PEX的投加量对絮凝过程中不同阶段Zeta电位变化的影响.结果见图7.

从图7可以看出,在含浊水样中投加PEX-1或PEX-6后,不同投药量下快搅、慢搅、静置3个阶段的Zeta电位均为负值,而投加PEX-60后对应的均为正值;且投加各种PEX后快搅时Zeta电位的绝对值总体上小于慢搅.快搅、慢搅时Zeta电位绝对值随着PEX-1或PEX-6投加量的增加逐渐升高后趋于稳定,随着PEX-60投加量的增加先降低后升高.投加3种PEX絮凝沉淀完成后,体系中剩余浊度与快搅、慢搅时Zeta电位均无明显的相关性,而与静置后的Zeta电位绝对值均具有一定的正相关,即余浊随着Zeta电位绝对值的降低(升高)而减小(增大).

由于所取含浊水样初始pH值为7.7,在此条件下PEX-1、PEX-6自身带有负电荷,PEX-60带有正电荷,致浊颗粒物表面带有负电荷(测得Zeta电位为-13.3mV).当投加PEX后,在快搅的混合阶段PEX迅速分散,与颗粒物形成絮体并包裹在絮体周围[21],因此当投加PEX-1、PEX-6后快搅时体系的Zeta电位变的更负,投加PEX-60后Zeta电位转变为正值.在慢搅阶段絮体逐渐变大,絮体周围形成更多的PEX包裹层,故慢搅时体系中Zeta电位的绝对值大于快搅.随着PEX-1、PEX-6投加量的增加,体系的Zeta电位绝对值逐渐升高,颗粒物间静电斥力较大,但仍能生成较大的絮体,说明絮凝机理以吸附架桥为主;随着PEX-60(带有正电荷)投加量的增加,体系的Zeta电位先降低后升高,说明絮凝机理以吸附电中和与吸附架桥为主,这与前述解释相符.因为快搅、慢搅时体系中絮体还处于不稳定状态,所以Zeta电位与剩余浊度无明显的相关性.当絮凝沉淀完成静置10min后,较大絮体沉淀在烧杯底部,少部分较小的絮体悬浮在体系中,并趋于稳定的分散状态,此时水样中剩余浊度与Zeta电位具有一定的相关性.由于Zeta电位绝对值较低的体系中颗粒间静电排斥力较小易于聚沉[22],故水样的余浊较低.

2.7.2 不同pH值下Zeta电位变化 取含浊水样TB-N(原浊92.4NTU),调节其pH值后投加不同的PEX(24mg/L)进行絮凝实验,分别在快搅2min、慢搅10min、静置10min后取样测定其Zeta电位,研究pH值对3种PEX絮凝过程中不同阶段Zeta电位变化的影响.结果见图8.

由图8可知,在含浊水样中投加PEX-1或PEX-6后,随着体系pH值的增加,快搅、慢搅、静置3个不同阶段的Zeta电位均由正值转变为负值,投加PEX-60后Zeta电位均为正值.投加3种PEX后3个阶段的Zeta电位绝对值均随着pH值的增加而先减小后增大,且絮凝沉淀完成后体系中剩余浊度均随着静置后Zeta电位绝对值的降低(升高)而减小(增大).

当含浊水样中投加PEX后,其与致浊颗粒物凝结为絮体并形成PEX包裹层,使得体系的带电性质主要取决于PEX.在PEX等电点前,PEX带有正电荷,体系Zeta电位为正值;随着pH值逐渐升高,PEX分子链表面Zeta电位降低,体系Zeta电位随之减小.当体系pH值高于PEX等电点,PEX带负电荷且Zeta电位绝对值升高,投加PEX-1或PEX-6体系中Zeta电位也转变为负值,且其绝对值逐渐升高.而投加PEX-60体系的Zeta电位仍为正值的原因可能是pH值8.3~10.0时致浊颗粒物表面Zeta电位为正值(图1),此时PEX-60虽然带有负电荷,但Zeta电位值较小(图2),不能完全中和致浊颗粒物表面的正电荷,致使体系仍带正电荷,由此也可以说明PEX-60的絮凝机理包含吸附电中和与吸附架桥作用.体系中剩余浊度与静置后Zeta电位之间变化规律的原因与前相似;且在PEX各自的等电点处,体系中颗粒间静电排斥力最小,最容易聚沉[22],此时余浊最低.

3 结论

3.1 3种PEX对不同带电性质含浊水样中的浊度均有一定的去除效果,但其除浊性能存在差异,总体上分子量较大的PEX-60除浊能力最好,其次为PEX-6、PEX-1.

3.2 体系初始pH值位于PEX等电点时,PEX除浊效果最好;而pH值低于或高于PEX等电点,水中浊度的去除率均有所降低.

3.3 含浊水样中共存Cu(II)或Ni(II)等重金属离子时,PEX对浊度的去除效果明显提高.

3.4 含浊水样中投加PEX后,不同投药量、不同pH值下快搅、慢搅、静置3个阶段的Zeta电位不尽相同;而体系中剩余浊度均随着静置后Zeta电位绝对值的降低(升高)而减小(增大),表现出一定的正相关性.

[1] 常 青.絮凝学研究的新领域—具有重金属捕集功能的高分子絮凝剂 [J]. 环境科学学报, 2015,35(1):1-11.

[2] 杜凤龄,王 刚,徐 敏,等.新型高分子螯合-絮凝剂制备条件的响应面法优化[J]. 中国环境科学, 2015,35(4):1116-1122.

[3] 王志科,王 刚,徐 敏,等.响应面法优化制备二硫代羧基化胺甲基聚丙烯酰胺[J]. 中国环境科学, 2017,37(6):2114-2121.

[4] Wang G, Chang Q, Han X T, et al. Removal of Cr(VI) from aqueous solution by flocculant with the capacity of reduction and chelation [J]. Journal of Hazardous Materials, 2013,248-249:115-121.

[5] 王 刚,常 青.高分子重金属絮凝剂PEX捕集Ni2+及除浊性能研究 [J]. 环境科学学报, 2007,27(5):763-769.

[6] 王 刚,常 青.新型高分子絮凝剂对水中有机配位汞的捕集性能 [J]. 中国环境科学, 2012,32(5):837-842.

[7] 王 刚,王志科,常 青,等.改性聚乙烯亚胺捕集和回收水中的Cu2+[J]. 环境科学研究, 2017,30(6):953-959.

[8] 王 刚,杜凤龄,常 青,等.新型高分子絮凝剂对废水中Cr(Ⅵ)的捕集性能 [J]. 环境科学, 2015,36(5):1707-1712.

[9] Nasim T, Pal A, Bandyopadhyay A. Flocculation of aqueous kaolin suspension using a biodegradable flocculant system of poly (vinyl alcohol)-gum blends [J]. Applied Clay Science, 2018, 152(2):83-92.

[10] 王文东,王昌鑫,刘 荟,等.紫外辐射对高岭土混凝过程的影响机制 [J]. 环境科学, 2017,38(1):188-194.

[11] 藏庆达,李卓美.两性高分子溶液性质 [J]. 功能高分子学报, 1994, 7(1):90-102.

[12] Milyaeva O Yu, Gochev G, Loglio G, et al. Influence of polyelectrolytes on dynamic surface properties of fibrinogen solutions[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2017,532(11):108-115.

[13] Bekturov E A, Kudaibergenov S E, Rafikov S R. Synthetic polymeric ampholytes in solution[J]. Journal of Macromolecular Science, 1990,30(2):233-303.

[14] Tong J G, Wei Z Y, Yang H L, et al. Study on the phase transition behaviors of thermoresponsive hyperbranched polyampholytes in water[J]. Polymer, 2016,84(2):107-116.

[15] Sezaki T, Hubbe M A, Heitmann J A, et al. Colloidal effects of acrylamide polyampholytes: Part 1. Electrokinetic behavior[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2006,281(1-3):74-81.

[16] 常 青.水处理絮凝学(第二版) [M]. 北京:化学工业出版社, 2011: 125-132.

[17] 徐晓军.化学絮凝剂作用原理[M]. 北京:科学出版社, 2005:86-93.

[18] 邬 艳,杨艳玲,李 星,等.三种常见混凝机理为主导条件下絮体特性研究[J]. 中国环境科学, 2014,34(1):150-155.

[19] Nasim T, Panda A B, Bandyopadhyay A. Guar gum and guar gum- oligomeric poly(vinyl alcohol) blends as novel flocculants for kaolinated waste water [J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2013,58(7):140-147.

[20] Yang Z, Shang Y B, Lu Y B, et al. Flocculation properties of biodegradable amphoteric chitosan-based flocculants [J]. Chemical Engineering Journal, 2011,172(1):287-295.

[21] 徐世平,许春华,高宝玉,等.水体中悬浮颗粒物浓度对混凝效果的影响及机理探讨[J]. 山东大学学报(工学版), 2006,36(5):89-93.

[22] 李 敏,宗栋良.混凝中Zeta电位的影响因素 [J]. 环境科技, 2010,23(3):9-11.

Removal performance for turbidity by amphoteric macromolecule flocculant with polyethyleneimine-sodium xanthogenate.

WANG Gang*, LI Jia, HE Bao-ju, XU Min, CHANG Qing

(School of Environmental and Municipal Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China)., 2018,38(12)：4537~4544

Three kinds of novel macromolecule flocculant, called polyethyleneimine-sodium xanthogenate (PEX), were prepared by chemical reaction to graft dithiocarboxylic groups onto three different molecular weights of polyethyleneimine. The removal performance of turbidity by PEX was studied with two different types of turbidity-containing water samples through using flocculation experiments. The results showed that the three kinds of PEX had different removal properties for turbidity with the different turbidity-containing water samples. The highest removal efficiency of turbidity increased with the increase of the molecular weights of PEX, and slightly increased with the increase of the original turbidity of water samples. When pH value of the water samples reached the isoelectric point (pHiep) of PEX, the removal rate of turbidity was highest, and reached 98.6%, 96.6% and 91.3% at pHiepof 3.8, 5.0 and 8.7 for PEX-1, PEX-6 and PEX-60, respectively. The removal efficiency of turbidity was obviously improved with the coexistence of Cu(II) or Ni(II) in the water samples. The residual turbidity decreased or increased with the decrease or increase of the absolute value of zeta potential in the system.

macromolecule flocculant；amphoteric polyelectrolyte；turbidity；isoelectric point；zeta potential

X703

A

1000-6923(2018)12-4537-08

王 刚(1981-),男,内蒙古乌盟人,副教授,博士,主要从事污染控制化学研究.发表论文30余篇.

2018-04-24

国家自然科学基金资助项目(51368030)

* 责任作者, 副教授, gangw99@mail.lzjtu.cn