-
丹宁改性絮凝剂处理城市污水
án
-he
redia
，J.ánche
z-Martin
埃斯特雷马杜拉大学化学工程系和物理化学系
,
德埃
娃儿，
S
/
N
06071
，巴达霍斯，西班牙
摘要
一种新的以丹宁为主要成分的混凝剂和絮凝剂已经过测试用以处理城市污水。
TANFLOC
证实了其在浊度的去除上的高效性（接近
< br>100%
，取决于剂量），并且近
50%
的
BOD5
和
COD
被去除，
表明
TANFLOC
< br>是合适的凝集剂，
效力可与明矾相媲美。
混凝絮凝剂过程
不依赖于温
度，
发现最佳搅拌速度和时间为
40
转
/
每分钟和
30
分钟。
多酚含量不显著增加，
30%
的阴离
子表面活性剂被去除。
沉淀过程似乎是一种絮凝分离，
所以污泥体积指数和它随絮凝剂剂量
< br>的改变可以确定。证明
TANFLOC
是相当有效的可用
于污水处理的混凝絮凝剂。
关键词
:
基于丹宁的絮凝剂
城市污水
絮凝
天然混凝剂
1
．简介
人类活动是废物的来源。
特别是在城
市定居点，
来自家庭和工业的废水可能是危险有害
[ 1
]
[ 2 ]
[ 3,4 ]
的产品<
/p>
，需要适当的处理，以避免对环境
和健康的影响
< br>。
2006
年
12
月
4
日联合
国大会通过决议
宣布
2008
为国际卫生年。
无效的卫
生基础设施促使每年
220
万人死于腹泻，
主要在
3
岁以下儿童，
600
万人因沙眼失明，两亿人感染血吸虫病，只是为了给出一些数据
[
5 ]
。显然，他们中的大多数都是在发展中国家，所以谈及城市污水，必须研究适当的
技术
来拓宽可能的处理技术种类。
在这个意义上，
许多类型的水处理被使用。
他们之间的分歧在于经济和技术特点上。
了
[ 6 ]
摆脱危险的污染
，一些令人关注的论文已经发表的关于城市污水处理
的几种天然的替代
[ 7 ]
[ 8 ]
方法，包括绿色过滤器、化学初步分离、紫外消毒
和多级程序
。
[9,10]
几个以前的文件指出了城市污水管理
的重要性。这种类型的废物已成为社会
研究的
[11 ]
目标，因为它涉及到几个方面，都与社会结构
和社会组织
相关。根据这一维度，必须认
识到废水管理作为发展
中国家的一种社会变化的因素，
事关污水处理和生产之间的平衡，
是
非常重要的，一方面，人类要发展，另一方面，显而易见。
对水处理其它程序的研究一直
是这和其他文件的范围。
几年来，
研究者关注的是发展中
国家间的合作，
他们正在致力于水处理的替代过程，
< br>主要考虑可持续发展，
社会承受能力和
可行性等理念。<
/p>
在这个意义上，
自然混凝絮凝剂这一广为传播，
< br>易于操作的资源即使是非专
[ 14 ]
[ 15 ]<
/p>
业人员也不难操作。有一些例子，如辣木
和仙人掌榕
。丹宁可能是一个新的混凝剂
和絮凝剂。
一些开拓者已经研究了丹宁水处理能力。
[ 16 ]
?zacar
和
sengil
：从瓦罗
NIA
获得的丹宁，从土耳其的
autoctonous
树的果壳
中获得丹
宁，并用于他们的–污水混凝絮凝过程。他们表明，丹宁有很好的效果，结合
Al
2
（
SO
4
）
3
可进一步提高污泥去除率。
[ 17 ]
詹
和赵
试着用丹宁为主要成分的凝胶作为吸收剂除去水中的铝，丹宁凝胶改进了
[ 18 ]
[ 19 ]
金属去除过程，一定意
义上也可参照
Nakano
等人的
，<
/p>
Kim
和
Nakano
。
[ 20 ]
?zacar
和
sengil
加强以前的文章给出了关于三卤甲烷的形成和其他不良化合物
特殊的数
据，以及处理后的水质安全。他们始终使用丹宁与
Al
2
（
SO
4
）
3
的组合。
帕尔马等人将丹宁从辐射松的树皮为原位提取，用于重金属去除中聚合固体。树皮本
1
身是与丹宁相结合的固体吸附柱。
TANFLOC
絮凝剂产品是一种属于塔纳赫（巴西）的商标。它是基于丹宁的产品，是
由
一个物理化学方法改良絮凝剂，
具有很高絮凝效率。
它是从黑荆树皮中获得。
这种树在巴西
很常见，
丹宁含量很高。
根据这些规
范，
TANFLOC
是植物的水提取物的丹宁，主要由黄酮类化
合物的结构与
1.7
kDa
的平均分
子量。化学改性包括一个季氮给
TANFLOC
阳离子性质
[22
–
24
]
已发现很多文献中对于这种化学过程
都有提及。科学文献引用的反应机制，涉及
[ 25 ]
三试剂
：一个丹宁的混合物，主要多酚丹宁的结构可能是类似的黄酮类化合物的结构如
[ 26 ]
间苯二酚和邻苯三酚
B<
/p>
环；醛如甲醛与氨基化合物，如氨、伯胺或仲胺或酰胺化合物
。<
/p>
三试剂，一定的
pH
条件下（
7
以下）和温度（80°C），可能会产生上述絮凝剂剂。
在丹宁的名称下有许多化学科。
丹宁已被用于传统的鞣制兽皮，
但有可能找到几个产品作
[ 23 ]
为絮凝剂。丹宁来自植物的次生代谢产物
：树皮、水果、树叶……相思和红坚木是众
所周知的丹宁原料。然而
，它没必要搜索热带物种：板栗、冬青栎、栎栎树皮富含丹宁。
本次调查的主要目的是描述这一新的丹宁为基础的产
品用于城市污水处理其混凝絮凝
[ 22 ]
的活性。化学改性
对黑荆树丹宁，是相当困难的，它因
Mannich
反应被广泛
报道的，虽
然
TANFLOC
特定的工
业过程是知识产权法。
因此，
本次调查应被视为初步研究这类混
凝剂和
絮凝剂剂。
2
材料和方法
2.1
试剂
anfloc
已请塔纳赫（巴西）提供。
Al
2
（
SO
4
）
3.
18H
2
O
已由
Sigma
提供。
所有分析程序
中的试剂都是纯的。
2.2
原水
从巴达霍斯附近的一个小镇
（西南西班牙）
拉阿尔武埃拉污水处理厂获得水源，
本处
理厂是几年前设计。它接收来自
4000
人
的城市污水。工业废水没有显著影响的，但由于一
些农业和畜牧场的存在，
所以这样的弥漫性污染可能发生。
废水有一个较低的出水
COD
收费
标准。平均来流速度为
41.63
立方米
/
小时水参与这项研
究收集以前的大型固体分离之前和
[ 8,27 ]
之后的油砂
分离。这水的主要理化特性在表
1
中所指的。如果与其他废水的
文献数据
我们的工作水少，排污收费比较低，自然由于饺子的本性和以上所有国内废物的
根源。
2.3
JAR
测试程序
[ 28
]
烧杯试验被选为标准实验来研究絮凝剂过程
。该程序是：已知废水浊度
0.5
L
放
入烧杯，加入一定剂量的絮凝剂
表
1
原水的特性数据：
参数值的单位
浊度
悬浮固体
总固体
阴离子表面活性剂
多
酚
高锰酸钾氧化
生物需氧量
化学需氧量
氯
钙
值
82.5
100
650
3.9
6.4
65.6
130
210
21.3
94.6
单位
NTU
ppm
ppm
ppm
Tannic acid
equivalent(
丹
宁酸当量
)
O
2
ppm
O
2
ppm
O
2
ppm
Cl
ppm
Ca
2
ppm
2
+
?
硬度
导电性
硝酸盐
亚硝酸盐
铵
磷酸盐
全磷
pH
值
444
1006
22.5
0.04
2.1
7.3
11.9
8.2
CaCO
3
ppm
μ
S
cm
?
1
NO
3
ppm
N ppm
N ppm
P ppm
P ppm
?
补充说，与烧杯放入烧杯试验装置（威尔普科学
JLT4
）
。两个搅拌期间：一个在
100
转
/<
/p>
分
钟的速度下搅拌
2
分钟，
另一个在更长的一段时间，
一个较低的速度。
为了研究这一时期的
影响，它的持续时间和搅拌强度在变化。
JAR
实验
1
小时候，
通过
HI93703
浊度仪测定浊度
（
汉娜仪器）。从烧杯中心
3
厘米的表面获得浊度的样品
。
2.4
分析方法
[ 29
]
所有的分析方法根据美国公共卫生协会标准方法<
/p>
进行。措施指的污泥量和污泥体
积指数（
SVI
）进行了一个
25
毫升的校准测
试管和
1-L
锥形瓶。在第一种情况下，一个
25
毫升的样品收集后的凝聚和絮凝过程（无沉淀）和悬浮固体的微孔精密过滤
决定的（
45
μ
m
玻璃纤维过滤）
。在第二种情况下，
英霍夫锥管收到处理后
的水
0.5
升样品，这是可以静置
1
小时后，英霍夫锥管校准测定污泥体积。
[
30]
< br>通过对亚甲基蓝阴离子表面活性剂协会
法测定阴离子表面活性剂。
澄清的样品
10
毫
升放入分液
漏斗。
25
毫升三氯甲烷（
panre
ac
）和亚甲基蓝溶液
25
毫升（
panreac
）进行了
补充与漏斗是快速
摇动。有机馏分被拿出来放进另一个分液漏斗，使清洗液
50
毫
升加入。
漏斗再次摇动，和所得到的有机馏分被放入
25
毫升瓶。它满是与三氯甲烷的痕迹和表面活
性剂浓度的标记为
625 nm
的可见分光光度法测定，在
HE<
/p>
λ
IOS
分光光度计用纯三氯甲烷调
零。
在以下的方式制备试剂：
?清洗液：
43.5
g
磷酸二氢钠（奥德里奇）是它被稀释到
500
毫升蒸
馏水。加入
6.6
毫
升的硫酸（
panreac
）
98% W / V
稀释到
1
升。
?亚甲基蓝溶液：亚甲基蓝
3
0
毫克（奥德里奇）被添加到清洗溶液
1
μ
L
。
?进行十二烷基硫酸钠（
panreac
）校准方程。
[ 31 ]
?通过
Folin-Ciocalteau
试验
确定多酚浓度。
20
毫升的样
品放入
50
毫升瓶。加入
2.5
毫升的
Folin-
乔高特的酚试剂（
Fluka
）。然后，加入
20%
碳酸钠溶液
5
毫升（
σ<
/p>
），
瓶子装满蒸馏水达到刻度线。
1
小时后，吸光度调在
725 nm
处，
50
毫升的瓶装无样品的蒸
馏水用以调零。
?测试试管预先准备所需的测
量范围（浓度下的选择范围为
50
–
1
000
毫克
O
2
/ L
）。此
外，
电子压力传感器
检测系统测定了
BOD
5
的含量。<
/p>
为了测定
COD
的含量，
使用了一个
PF-10
马歇雷纳格尔光度计。
3
结果与讨论
3.1
TANFLOC
和明矾的效率的比较
初步了解了这个新的絮凝剂的重要性，
进行了一般试验比较与明
矾的效率。
原料水已经
在一个标准的
J
AR
测试程序分别用每个产品
100 ppm
< br>进行处理，其中包括
100rpm
的转速为
2
分钟和
30
转
/
分钟
20
分钟，
1
小时的沉降和收集上清液做样品。
产品都明
确表现出了很高
的水平，几乎相同的浊度、
COD
和
BOD
5
去除。高锰酸钾
氧化的情况下（有机物质的另一个衡
量）
TANFLOC
较明矾轻微的增强。这些结果可以在图
1
中看
到的。
使用这种新的基于丹宁的絮凝剂的优势主要有三个方面：
3
A)TANFLOC
的天然来源的使它比明矾更易得和更有效，因为它可以直接在原位合
成。
B
）
TANFLOC
水处理过程中，不需要调节
pH
值，从而节约试剂。
[ 32
]
C
）出于健康的考虑，长期饮用明矾净化的水可能引起
老年痴呆症
。
3.2
废水悬浮物分离试验参数。
两个主要的参数被改变，以优化的
JAR
测试程序。该实验包括两个阶段：一是快速混
[ 28 ]
合
阶段（以
100
转
/
< br>每分钟的速度搅拌
2
分钟），现有证据表明它可以加强最
终的结果
，
然后是慢混合阶段，
这是本
研究的目标。
彻底探究
TANFLOC
效果并不有利于评估这些参数的
重要性，所以选定中间剂量（
2
0 ppm
）进行试验。
3.2.1
搅拌速度
以
10
～
50
转
/
每分钟的速度搅拌
10
分钟的浊度去
除效果如图
2
所示的。
由图可以发现影
响这个参数没有大的差异。浊度去除率
80%
< br>和
90%
之间变化。它保持得相当恒定，但观察到
[
33
]
搅拌速
度从
30
增加到
40
rpm
时略有改善。
搅拌速度对帮助絮体形成是很重要
的
，
40
rpm
是最佳的速度。
图
1
< br>、
TANFLOC
和明矾的效果比较
4
图
2
、
温度的影响，搅拌时间和搅拌速度
3.2.2 A
40
转的速度被应用在一个时间变量法。搅拌时间为
5
< br>～
30
分钟。图
2
显示除浊效率几
乎线性变化。此参数似乎不那么重要，因为浊度去除率也在<
/p>
80%
和
90%
之间变化。
30
分钟，
被选作平均值完
整的
JAR
测试程序，可用于整个调查：
100
转
/
每分钟，
2
分钟再加
40
转
/
每分钟，直到
30
分钟
。
3.3
在
FL
温度的影响
温度已被评估为在凝固絮凝过程中的一个因素。之所以在这个研究中引入是由于季节性
变化；
污水的温度在夏季明显高于冬季；
或影响湖泊
或池塘里的温度可能使之上升。
但当以
5
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