壳聚糖去除水体浊度效果研究

商洪涛

（上海电力学院环境与化学工程学院，中国 上海200090）

甲壳素[1-3]是一种与纤维素结构类似的生物高聚物，是许多低等动物，特别是虾蟹和昆虫等外壳的重要成分。壳聚糖又叫脱乙酰甲壳质，是甲壳素用浓碱处理后脱去乙酰基而得到的产物。通常甲壳素的脱乙酰度超过70%时就叫壳聚糖。当前，水厂中广泛使用铝盐絮凝剂，研究表明饮用水中铝离子过量会对人体造成极大的危害，因此寻找铝盐絮凝剂的替代絮凝剂成了当前迫切需要解决的问题。壳聚糖是一种天然高分子絮凝剂，具有安全、无毒、来源广、完全可降解这些显著的优势，目前越来越受到人们的关注。

1 实验部分

1.1 壳聚糖的配制：

准确称取不同黏度的壳聚糖1.000克，放入100ml容量瓶中，并加入1ml冰醋酸和少量去离子水，待壳聚糖完全溶解后定容至100ml，配制成 1%（10mg/ml）溶液。

1.2 实验仪器

可编程智能型搅拌仪；浊度仪（wgz-100，上海精科）

1.3 实验过程

取一定浊度的原水分别加入500ml烧杯中,分别在杯中加入不同絮凝剂。放入搅拌器中，按照120转/分搅拌1分钟、30转/分搅拌10分钟进行搅拌。搅拌完成后取出烧杯，静置30分钟后取上层清液测定浊度。

2 结果与讨论

2.1 不同黏度壳聚糖的凝絮效果研究

表1 壳聚糖凝絮效果

由表1可看到：相同黏度的壳聚糖，浓度越高，处理后水体的浊度越低，在浓度为4ppm之后趋于平缓，再提高浓度对水体浊度的影响不明显。不同浓度的壳聚糖，在3ppm之前是1000黏度的效果比较好。但是在3ppm之后，黏度1000mpa.s的壳聚糖的凝絮效果反而不如黏度500mpa.s的壳聚糖。这是由于分子量越大的分子因为占有更大的空间，所以更加容易吸附周围的杂质和粒子。另外一个因素就是单位体积中分子的摩尔量。这也同时限制着上一个因素。

2.2 复配试剂的凝絮效果研究结果与讨论

实验采用壳聚糖与聚铁进行了复配实验研究，所用的壳聚糖是实验中效果最好的黏度为500Mpa.s的壳聚糖。聚铁的最佳有效浓度采用产品的推荐值12ppm。下表（表2）即为复配试剂在不同的浓度下进行实验的结果。由表2中得出结论：壳聚糖+聚铁凝絮效果非常好。在壳聚糖浓度为1-2ppm时浊度快速下降，但在浓度2-4ppm时开始趋于平稳。壳聚糖+聚铁浓度为：3ppm+9ppm,处理后源水浊度为1.05NTU，浊度去除率高达96.79%。考虑到成本和生产要求，复配壳聚糖+聚铁的最佳浓度为2ppm壳聚糖+9ppm聚铁，此时的去浊度率为90.68%。

表2（壳聚糖+聚铁）凝絮效果结果

2.3 影响因素分析

表3 不同pH下壳聚糖的效果

不论是处理生活用水还是工业用水，在所有的外在影响因素中，pH值的影响是较大的。由表3可以看到：pH对净水剂的絮凝效果影响非常的大，可以相差4-5倍的数值。壳聚糖及聚铁耐酸性都比较好，水处于弱酸性（pH约为6）时，壳聚糖及聚铁的效果都达到高峰。但是这两种絮凝剂的耐碱性较差。因此，原水在pH为弱酸性的条件下，絮凝效果会更好。

2.4 不同搅拌条件和沉淀时间对凝絮效果影响

在实际的生产中，搅拌速度及沉淀时间对絮凝效果也有较大影响，实验研究了100rad/min-120rad/min-140rad/min-160rad/min的不同搅拌速度条件下及15min-30min-45min-60min的不同的沉淀时间对于凝絮效果的影响。实验表明：不同的搅拌速度对絮凝影响很小。而沉淀的时间对于其影响稍大，但是，在30分钟即可满足水质要求。

3 结论

（1）壳聚糖单独使用时，黏度为500Mpa.s的壳聚糖是絮凝效果最好的，最佳使用浓度为4ppm。

（2）壳聚糖与聚铁复合使用好于壳聚糖单独使用的絮凝效果。壳聚糖+聚铁的最佳投加浓度为2ppm+9ppm，去除浊度率为90.68%。

（3）壳聚糖适合于中性偏酸性的原水的处理。搅拌条件和沉淀时间对于凝絮剂效果的影响不大。

［1］刘之杰，徐刚.壳聚糖对地表水中污染物的净化作用[J].环境污染与防治，2004，26（5）：338-340.

［2］高溪，刘静.壳聚糖的制备及其在水处理中的应用[J].化工科技市场，2008，31（5）：9-13.

［3］周永国，齐印阁，杨越冬.脱乙酰甲壳质回收处理含铜废水[J].河北大学学报(自然科学版)，1994，14(2)：30-33.