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粉煤灰改性壳聚糖处理城市景观水的研究

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城市景观水体由于具有水域面积小、水环境容量小、水体自净能力低,自身封闭且流动性差等特点,容易受到外界污染,从而导致藻类繁殖、水体发臭、浊度上升、富营养化甚至水华,严重影响了景观水体的娱乐性及观赏性[1-2]。在众多治理方法中,采用天然物质絮凝,具有原料天然、安全无毒、易于生物降解、不造成二次污染等优点,成为重要的研究方向[3]。邹华[4]等用壳聚糖改性粘土去除水华优势藻,取得较好的效果。蒋明[5]等用壳聚糖与无机絮凝剂复合,去除水体中浊度、有机物。LiuD[6]采用磁性高分子改性壳聚糖处理蓝藻爆发的湖泊,研究发现藻细胞去除率达到99%,水中的COD、总N、总P也得到很好的去除。但壳聚糖价格昂贵,限制了其大规模应用。目前的大部分研究也集中于实验室研究阶段,对实际水体的处理研究较少。研究中,首次采用粉煤灰酸活化后过滤所得滤液,对壳聚糖进行改性,制得新型絮凝剂。粉煤灰酸化后,其中活性成分硅、铝、铁氧化物等被洗脱出,Al3+、Fe3+在混凝中起絮凝电中和作用,H2SiO3可捕收悬浮颗粒,起混凝吸附架桥作用[7],同时滤液中金属离子与壳聚糖螯合,增大了壳聚糖的网状结构,提高了壳聚糖的网捕能力[8-9]。因此,粉煤灰改性壳聚糖后,不仅壳聚糖用量大大减少,同时絮凝性能大大提高。试验中取上海城市若干公园人工湖泊及河道实际水体水样进行研究。在壳聚糖投加量很少的情况下,对浊度、藻取得较好的处理效果,可为城市景观水治理提供很好的参考价值。1材料与方法1.1水样采集及原水水质采集上海市市区和平公园(S1)、松鹤公园(S2)、鲁迅公园(S3)、彰武路某河(S4)的自然水体。为保障所采样品具有代表性,在各采样点分别选定5个点,在水面下0.5m左右处采样,各点分别取2L水后倒入30L桶内混合。采样时间为2009年6月。其中,彰武路某河因周围排污口较多,有机杂质较多,浊度较高,但藻类含量较少;松鹤公园水体由于水域面积小,且流动性差,藻类明显多于其他水体。1.2试验材料及方法测定壳聚糖,脱乙酰度>90%;粉煤灰;化学纯盐酸;分析纯高锰酸钾。叶绿素a的测定:用调制叶绿素荧光仪(PAM,德国WALZ)测定叶绿素含量变化来表征藻处理效率;浊度的测定:用浊度测定仪(2100N,美国粉煤灰改性壳聚糖处理城市景观水的研究胡颖慧1,乔俊莲1,董磊1,施国键2,张普2(1.同济大学环境科学与工程学院,污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海200092;2.同济大学化学系,上海200092)摘要:用粉煤灰酸活化后过滤得到的滤液对壳聚糖进行改性,制备一种新型絮凝剂。用该絮凝剂对上海市和平公园、松鹤公园、鲁迅公园、彰武路某河的景观水体进行处理研究,并采用高锰酸钾预氧化,加强絮凝效果。结果表明,改性后的壳聚糖除浊、除藻效果很好,较少用量(0.6mg·L-1)可获得90%去除率。高锰酸钾预氧化强化了絮凝效果,当高锰酸钾投加量为1mg·L-1时,改性壳聚糖的投加量大大减少(0.3mg·L-1),藻去除率同比提高了近30%,但过高的投加量浊度去除率反而下降。关键词:粉煤灰;壳聚糖;絮凝;景观水体中图分类号:TQ314.253文献标识码:A文章编号:1000-3770(2010)07-0050-003收稿日期:2009-09-25基金项目:国家科技支撑计划项目(2006BAJ04A09)作者简介:胡颖慧(1986-),女,硕士研究生,研究方向为水污染控制;E-mail:yinghui8668@126.com联系作者:乔俊莲;Email:qiaoqiao@tongji.edu.cn第36卷第7期2010年7月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.36No.7Jul.,201050HACH)对混凝前后的水样分别进行浊度的测定;DOC的测定:将原水样和絮凝后上清液分别经过0.45μm的滤膜过滤后,用总碳分析仪(TOCV-CPN,日本岛津)直接测定水中溶解性有机碳(DOC)。1.3试验方法1.3.1粉煤灰改性壳聚糖的配制将一定量粉煤灰与一定量的浓盐酸混合搅拌,在高温下于广口瓶中封闭条件下反应2h。将粉煤灰过滤弃去滤渣,得到活化后的滤液并定容至500mL,在滤液中加入定量壳聚糖,使壳聚糖质量浓度为0.25g·L-1,混合1h后即改性壳聚糖。1.3.2絮凝效果的测定300mL烧杯中加入250mL采样点水样,投加定量的改性壳聚糖絮凝剂。250r·min-1快速搅拌3min,30r·min-1慢速搅拌10min。静沉1h后,于液面下2cm处取样测定叶绿素a、浊度。2结果与讨论2.1改性壳聚糖絮凝效果分别在各采样点水样中,投加不同量粉煤灰改性后的壳聚糖进行250mL的絮凝试验。浊度与藻去除率的变化如图1所示。由图1可知,4个采样点的情况基本一致:随着改性壳聚糖量的增加,浊度去

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