微生物絮凝劑與不同水質(zhì)之間的絮凝關系
為了更好地將絮凝機理的研究應用于實際的廢水處理中,清楚微生物絮凝劑與不同廢水水質(zhì)的絮凝關系非常重要。因為不同的廢水含有的物質(zhì)不同,所帶電荷的電性不同,水環(huán)境不同(如水溫和水樣中的pH)等等,都將導致所呈現(xiàn)出來的絮凝機理大有差別。這里將以4個典型的例子加以說明。
1.1.1 染料廢水
染料廢水中物質(zhì)組成相當復雜,一般可以分為陽離子染料和陰離子染料。對于陰離子型的絮凝劑,如果處理含有陽離子染料的廢水,一般情況下的絮凝機理就是電中和作用,通過中和兩者表面的電荷而結(jié)合在一起,終導致絮凝沉降。而如果用它來處理含陰離子染料的廢水,一般情況下絮凝效果不好。Deng等還認為染料廢水脫色能力與染料的分子量大小、硫酸基團的數(shù)量有很大的關系,因為越大的分子吸附在MBF表面,可能會阻止其他的分子吸附;而硫酸基團越多將能夠吸附更多的絮凝劑。不同顏色的染料,其表現(xiàn)的脫色率不同,原因在于染料分子與MBF之間的空間位阻和復雜的多點吸附。水樣pH對于染料的脫色率也很重要,染料配成的水溶液在中性條件下均能穩(wěn)定存在,如堿性品紅在強酸性或強堿性條件下會改變自身的狀態(tài),成為顆粒,有*的自絮凝趨勢;而直接深棕NM染料則出現(xiàn)顏色變化,這些都干擾了微生物絮凝劑的脫色率的正確表達。水樣中的pH還影響水體中懸浮物質(zhì)的電荷性質(zhì)、數(shù)量。
1.1.2 含重金屬離子的廢水
對于處理含有大量重金屬離子的廢水,絮凝機理比較復雜。徐宏亮研究的MBF-13在處理含鉛廢水時,主要以吸附架橋為主,兼有電中和及網(wǎng)捕(重金屬主要是與MBF中的基團形成穩(wěn)定的配合物或螯合物,同時被顯負電性的極性基團吸引而沉淀分離)。
1.1.3 堿性或中性廢水
高分子絮凝劑的吸附架橋作用在很大程度上取決于絮凝劑分子的伸展度,陰離子高分子絮凝劑在堿性條件下由于靜電排斥作用,伸展度大,絮凝劑的有效分子長度長,易于吸附架橋,酸性條件下,由于絮凝劑分子上所帶電荷被中和,分子內(nèi)的氫鍵作用力使絮凝劑分子成線團狀,伸展度小,絮凝劑分子的有效長度短,難于吸附架橋。另外,當絮凝劑吸附到顆粒表面后,由于靜電斥力,絮凝劑分子鏈和顆粒發(fā)生點吸附,而不是整個分子都吸附到固體表面上。吸附在顆粒表面后,由于分子鏈中帶有適宜的負電荷-COO-,而水中的顆粒也帶負電荷,隨著pH升高,絮凝劑和顆粒間的斥力增加,絮凝劑分子的其余部分由于斥力作用,也就很難再被吸附到顆粒表面,而是朝外伸向溶液中所以顆粒是不會被絮凝劑所覆蓋的,有足夠可供進一步吸附的空位,而沒有被吸附的分子鏈很可能成為自由鏈端,或為一個疏松的鏈環(huán),有利于吸附其他顆粒,發(fā)生橋連作用。Lu等研究發(fā)現(xiàn)Eneterboacteraerogenes所產(chǎn)絮凝劑在天然堿性懸浮液體的澄清過程中有很好的絮凝效果。
1.1.4 煤泥廢水
Raichur等研究Mycobacteriumphlei所產(chǎn)絮凝劑在煤泥中的應用,結(jié)果發(fā)現(xiàn),該細菌吸附在煤炭顆粒上的作用機制主要是通過疏水作用。因為疏水作用能使煤炭顆粒有更強的吸附能力,能夠與細菌更好地吸附在一起,從而絮凝沉降。劉志勇等通過研究煤泥水的紅外光譜和XRD分析了其內(nèi)部的結(jié)構(gòu),推測微生物絮凝劑對煤泥廢水的絮凝作用是通過橋聯(lián)作用。
