Tratamiento de aguas residuales de quitosano

En los sistemas de tratamiento de agua convencionales, los floculantes más utilizados son las sales de aluminio y las sales de hierro, las sales de aluminio restantes en el agua tratada pondrán en peligro la salud humana, y las sales de hierro residuales afectarán el color del agua, etc.; En la mayoría del tratamiento con aguas residuales, es difícil superar los problemas de contaminación secundaria, como una gran cantidad de lodo y una eliminación difícil de lodo. Por lo tanto, buscar un producto natural que no cause la contaminación secundaria al medio ambiente para reemplazar la sal de aluminio y los floculantes de sal de hierro es la necesidad de implementar estrategias de desarrollo sostenibles hoy en día. Los floculantes polímeros naturales han atraído mucha atención entre muchos floculantes debido a sus abundantes fuentes de materia prima, bajo precio, buena selectividad, dosis pequeñas, seguridad y no toxicidad, y biodegradación completa. Después de décadas de desarrollo, han surgido una gran cantidad de floculantes de polímeros naturales con diferentes propiedades y usos, entre los cuales se usan ampliamente almidón, lignina, quitosano y pegamento vegetal.

QuitosanoPropiedades

El quitosano es un sólido blanca amorfo, fladante translúcido, insoluble en agua pero soluble en ácido, que es el producto de desacetilación de la quitina. En términos generales, el quitosano se puede llamar quitosano cuando el grupo N-acetilo en la quitina se elimina en más del 55%. La quitina es el componente principal de los exoesqueletos de animales e insectos, y es el segundo compuesto orgánico natural más grande de la Tierra después de la celulosa. Como floculante, el quitosano es natural, no tóxico y degradable. Hay muchos grupos hidroxilo, grupos amino y algunos grupos de N-acetilamino distribuidos en la cadena macromolecular del quitosano, que puede formar polielectrolitos catiónicos con alta densidad de carga en soluciones ácidas, y también puede formar estructuras similares a la red mediante enlaces de hidrógeno o enlaces iónicos. Moléculas de la jaula, complejando y eliminando así muchos iones de metales pesados ​​tóxicos y dañinos. El quitosano y sus derivados tienen una amplia gama de usos, no solo en textiles, impresiones y teñido, fabricación de papel, medicina, alimentos, industria química, biología y agricultura, y muchos otros campos tienen muchos valores de aplicación, sino también en el tratamiento de agua, se puede utilizar como acristalado agente de protección de la floculación, agentes de protección de iones, membrana, membrane, etc., Chitosan, ha sido de la agencia de los usuarios para el estado de la usanza, los agentes de los usuarios, la membrana, la membrana, las preparaciones de la membrana, etc. agua potable debido a sus ventajas únicas en aplicaciones de suministro de agua y tratamiento de agua.

Aplicación deQuitosanoen tratamiento de agua

(1) Retire los sólidos suspendidos en el cuerpo de agua. En el agua natural, se convierte en un sistema coloide cargado negativamente debido a la existencia de bacterias arcillosas, etc. Como polímero catiónico de cadena larga, el quitosano puede jugar las funciones duales de la neutralización eléctrica y la coagulación y la adsorción y los puentes, y tiene un fuerte efecto de coagulación en las sustancias suspendidas. En comparación con el alumbre tradicional y la poliacrilamida como floculantes, el quitosano tiene un mejor efecto aclarador. Ravid et al. Estudió el efecto del tratamiento con floculación de la distribución de agua de caolín individual cuando el valor de pH de quitosano fue 5-9, y descubrió que la floculación se vio muy afectada por el valor de pH, y el valor de pH efectivo de la eliminación de turbidez fue de 7.0-7.5. Floculante de 1 mg/L, la tasa de eliminación de turbidez excede el 90%, y los flóculos producidos son gruesos y rápidos, y el tiempo de sedimentación de floculación total no excede 1 h; Pero cuando el valor del pH disminuye o aumenta, la eficiencia de la floculación disminuye, lo que indica que solo en un rango de pH muy estrecho, el quitosano puede formar una buena polimerización con partículas de caolina. Algunos estudios han encontrado que cuando la suspensión de bentonita floculada se trata con quitosano, el rango de valor de pH adecuado es amplio. Por lo tanto, cuando el agua turbia contiene partículas similares a la caolín, es necesario agregar una cantidad apropiada de bentonita como coagulante para mejorar la polimerización dequitosanoen las partículas. Más tarde, Ravid et al. descubrió que

Si hay humus en la suspensión de caolín o dióxido de titanio, es fácil flocular y precipitarlo con quitosano, porque el humus cargado negativamente está unido a la superficie de las partículas, y el humus hace que sea fácil ajustar el valor de pH. El quitosano todavía mostraba propiedades de floculación superiores para cuerpos de agua naturales con diferentes turbidez y alcalinidad.

(2) Retire las algas y las bacterias del cuerpo de agua. En los últimos años, algunas personas en el extranjero han comenzado a estudiar la adsorción y la floculación de quitosano en sistemas coloides biológicos como algas y bacterias. El quitosano tiene un efecto de eliminación sobre las algas de agua dulce, a saber, la espirulina, las algas osciladoras, la chlorella y las algas azules verdes. Los estudios han demostrado que para las algas de agua dulce, la eliminación es mejor a un pH de 7; Para las algas marinas, el pH es más bajo. La dosis apropiada de quitosano depende de la concentración de algas en el cuerpo de agua. Cuanto mayor sea la concentración de algas, más dosis de quitosano debe agregarse, y el aumento de la dosis de quitosano tiende a causar floculación y precipitación. más rápido. La turbidez puede medir la eliminación de algas. Cuando el valor de pH es 7, 5 mg/Lquitosanopuede eliminar el 90% de la turbidez en el agua, y cuanto mayor sea la concentración de algas, más gruesas son las partículas de floc y mejor será el rendimiento de sedimentación.

El examen microscópico mostró que las algas que se eliminaron por floculación y sedimentación solo se agregaron y se adhirieron juntas, y todavía estaban en un estado intacto y activo. Dado que el quitosano no causa ningún efecto negativo en las especies en el agua, el agua tratada aún se puede usar para la acuicultura de agua dulce, a diferencia de otros floculantes sintéticos para el tratamiento del agua. El mecanismo de eliminación del quitosano en las bacterias es relativamente complicado. Al estudiar la floculación de Escherichia coli con quitosano, se encuentra que el mecanismo de puente desequilibrado es el mecanismo principal del sistema de floculación, y el quitosano produce enlaces de hidrógeno en los restos celulares. Otro estudio mostró que la eficiencia de la floculación de quitosano de E. coli depende no solo de la cargabilidad del dieléctrico sino también de su dimensión hidráulica.

(3) Retire el aluminio residual y purifique el agua potable. Las sales de aluminio y los floculantes de polialuminio se usan ampliamente en los procesos de tratamiento del agua del grifo, pero el uso de floculantes de sal de aluminio puede provocar un mayor contenido de aluminio en el agua potable. El aluminio residual en el agua potable es un riesgo grave para la salud humana. Aunque el quitosano también tiene el problema del residuo de agua, debido a que es un aminopolisacárido alcalino no tóxico natural, el residuo no causará daño al cuerpo humano y puede eliminarse en el proceso de tratamiento posterior. Además, el uso combinado de quitosano y floculantes inorgánicos como el cloruro de polialuminio puede reducir el contenido de aluminio residual. Por lo tanto, en el tratamiento del agua potable, el quitosano tiene las ventajas que otros floculantes de polímeros orgánicos sintéticos no pueden reemplazar.

Aplicación de quitosano en el tratamiento de aguas residuales

(1) Retire los iones metálicos. La cadena molecular dequitosanoy sus derivados contienen una gran cantidad de grupos amino y grupos hidroxilo, por lo que tiene un efecto quelante en muchos iones metálicos, y puede adsorbir o capturar iones de metales pesados ​​efectivamente en la solución. Catherine A. Eiden y otros estudios han demostrado que la capacidad de adsorción de quitosano a Pb2+ y Cr3+ (en la unidad de quitosano) alcanza 0.2 mmol/gy 0.25 mmol/g, respectivamente, y tiene una fuerte capacidad de adsorción. Zhang Ting'an et al. El quitosano desacetilado usado para eliminar el cobre por floculación. Los resultados mostraron que cuando el valor de pH fue de 8.0 y la concentración de masa de iones de cobre en la muestra de agua fue inferior a 100 mg/L, la tasa de eliminación de cobre fue superior al 99%; La concentración de masa es de 400 mg/L, y la concentración de masa de iones de cobre en el líquido residual todavía cumple con el estándar nacional de descarga de aguas residuales. Otro experimento demostró que cuando PH = 5.0 y el tiempo de adsorción fue de 2 h, la tasa de eliminación de quitosano a Ni2+ en la adsorción, el líquido de los desechos de los desacelerados de níquel químico podría alcanzar el 72.25%.

(2) Trate las aguas residuales con alto contenido de proteínas como las aguas residuales de alimentos. Durante el procesamiento de alimentos, las aguas residuales que contienen una gran cantidad de sólidos suspendidos se descargan. La molécula de quitosano contiene grupo amida, grupo amino y grupo hidroxilo. Con la protonación del grupo amino, muestra el papel del polielectrolito catiónico, que no solo tiene un efecto quelante en los metales pesados, sino que también puede flocular efectivamente y adsorbar negativamente partículas finas en el agua. La quitina y el quitosano pueden formar complejos mediante enlaces de hidrógeno con proteínas, aminoácidos, ácidos grasos, etc. Fang Zhimin et al. usadoquitosano, sulfato de aluminio, sulfato férrico y ftalamida de polipropileno como floculantes para recuperar proteínas de las aguas residuales de procesamiento de mariscos. Se puede obtener alta tasa de recuperación de proteínas y transmitancia de luz de efluentes. Debido a que el quitosano en sí no es tóxico y no tiene contaminación secundaria, puede usarse para reciclar sustancias útiles como proteínas y almidón en aguas residuales de plantas de procesamiento de alimentos para procesar y reutilizar, como agregar al alimento como alimento para animales.

(3) Tratamiento de aguas residuales de impresión y teñido. Las aguas residuales de impresión y teñido se refieren a las aguas residuales descargadas de algodón, lana, fibra química y otros productos textiles en el proceso de pretratamiento, teñido, impresión y acabado. Por lo general, contiene sales, tensioactivos y colorantes orgánicos, etc., con componentes complejos, croma grande y bacalao alto. y desarrollar en la dirección de antioxidación y anti-biodegradación, que es extremadamente perjudicial para la salud humana y el medio ambiente. El quitosano contiene grupos amino y grupos hidroxilo, y tiene un fuerte efecto de adsorción en los tintes, que incluyen: adsorción física, adsorción química y adsorción de intercambio iónico, principalmente a través de enlaces de hidrógeno, atracción electrostática, intercambio de iones, fuerza de Van der Waals, interacción hidrofóbica, etc. Efecto. Al mismo tiempo, la estructura molecular del quitosano contiene una gran cantidad de grupos amino primarios, que forman un excelente agente quelante de polímeros a través de enlaces de coordinación, que pueden aglutinar los colorantes en las aguas residuales, y no es tóxico y no produce contaminación secundaria.

(4) Aplicación en deshidratación de lodos. En la actualidad, la gran mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas usan poliacrilamida catiónica para tratar el lodo. La práctica ha demostrado que este agente tiene un buen efecto de floculación y es fácil de deshidratar el lodo, pero su residuo, especialmente el monómero de acrilamida, es un carcinógeno fuerte. Por lo tanto, es un trabajo muy significativo buscar su reemplazo. El quitosano es un buen acondicionador de lodo, que ayuda a formar micelas de bacterias de lodo activado, que puede aglomerar negativamente la materia suspendida y la materia orgánica en la solución, y mejorar la eficiencia del tratamiento del proceso de lodo activado. Los estudios han demostrado que el floculante compuesto de cloruro de polialuminio/quitosano no solo tiene un efecto obvio en el acondicionamiento de lodo, sino que también se comparó con el uso de un solo PAC o quitosano, la resistencia específica del lodo primero alcanza un punto bajo, y la tasa de filtración es más alta. Es rápido y es un mejor acondicionador; Además, se usan tres tipos de carboximetil quitosano (N-carboximetil quitosano, N, O-carboboximetil quitosano y O-carboboximetil quitosano) como floculante, se probó que el rendimiento de desagüe de la loda, y se descubrió que los flotos formados fueron fuertes y no fáciles de romper, indicando que el efecto de desguacilamiento en el flujo de los flocos fue fuerte que era fuerte que era fuerte, no era fácil de romper, lo que indica que el efecto de flujo en el flujo en el flujo de los flóculos era más fuerte que era más fuerte, que no era fácil de romper, lo que indica que el efecto de flujo en el flujo en el flujo de los flóculos era más fuerte que era fuerte que era más fuerte, que no era fácil de romper, indicando que el efecto de flujo en el flujo en el flujo de los flóculos era más fuerte que era más fuerte que era más fácil de romper, indicando que el efecto del flujo en el flujo en el flujo en el flujo se encontraba significativo. el de los floculantes ordinarios.

Quitosanoy sus derivados son ricos en recursos, naturales, no tóxicos, degradables y tienen varias propiedades al mismo tiempo. Son agentes de tratamiento de agua verde. Su materia prima, quitina, es el segundo compuesto orgánico natural más grande de la Tierra. Por lo tanto, en los últimos años, el desarrollo del quitosano en el tratamiento del agua tiene un impulso de crecimiento obvio. Como un polímero natural que convierte los desechos en tesoros, el quitosano se ha aplicado inicialmente en muchos campos, pero el rendimiento y la aplicación de productos nacionales aún tienen una cierta brecha en comparación con otros países avanzados. Con la profundización de la investigación sobre quitosano y sus derivados, especialmente el quitosano modificado con excelentes propiedades de síntesis, tiene más y más valor de aplicación. Explorar la tecnología de aplicación del quitosano en el tratamiento del agua y desarrollar productos ecológicos de derivados de quitosano con un rango de aplicación más amplio tendrá un valor de mercado y perspectivas de aplicaciones muy amplias.

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