RLHB恩施州一體化養(yǎng)殖污水處理設(shè)備

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   有機高分子絮凝劑在微藻分離采收中的絮凝條件及效果

　　影響無機絮凝劑絮凝效率的因素主要有：絮凝劑的種類、pH、藻液濃度和投加量等. 絮凝劑種類對絮凝效果的影響在上文已有所論述. 一般而言絮凝劑所帶的電荷密度越高，絮凝效果越好;這正是鋁鹽、鐵鹽的絮凝效果要遠遠好于鈣、鎂和銨離子的原因所在. 此外，絮凝劑的水溶性也對其絮凝效果有顯著影響，如：氯離子的水溶性好，所以金屬氯化物的絮凝效果要好于金屬.水溶性效應(yīng)還可以解釋摩爾質(zhì)量對絮凝效果的影響，如：盡管Fe3+和Al3+ 一樣帶正3價電荷，但鐵離子的摩爾質(zhì)量大于鋁離子;摩爾質(zhì)量越大，水溶性越差;所以鐵鹽的絮凝效率要低于鋁鹽. 鋁鹽的絮凝效果對pH高度敏感，pH為4~5，這是因為在此pH條件下鋁的水解產(chǎn)物以帶正電的多核羥基配合物形式存在且穩(wěn)定;中性條件下，鋁的水解產(chǎn)物以Al(OH)3沉淀為主;pH>8.5時，水解產(chǎn)物將以帶負電的[Al(OH)4]-為主，無法形成有效絮凝. 一定范圍內(nèi)絮凝效果與絮凝劑的投加量成正比; 但過量投加會使膠粒吸附過多的反離子，重新帶電而再次穩(wěn)定; 因此絮凝劑使用存在一個投加量，這是絮凝分離中早已得到深入分析的典型現(xiàn)象. 但投加量隨藻液濃度的變化規(guī)律文獻中還存在不統(tǒng)一之處：一般而言所需絮凝劑的投加量隨藻液濃度的升高而線性增加，這符合電性中和的絮凝機理. 然而，Garzon-Sanabria等在使用氯化鋁絮凝微綠球藻時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)藻液濃度很高時，達到同樣絮凝效果的投加量卻數(shù)倍地低于稀藻液. Wyatt等在用氯化鐵絮凝小球藻時也得出了類似的結(jié)論. 其原因很可能是在高藻液濃度時形成了顯著的網(wǎng)捕和卷掃作用. 后，研究表明微藻代謝產(chǎn)生的有機物對絮凝過程有顯著的抑制作用，其存在將成倍地增加絮凝劑投加量，這將顯著增加絮凝成本并對藻細胞的后續(xù)加工利用造成負面影響.

　　3.2 有機高分子絮凝劑法 3.2.1 種類與作用機理

　　有機高分子絮凝劑在微藻分離采收中亦很早便得到了應(yīng)用. 目前商業(yè)化的有機高分絮凝劑主要為人工合成，以聚丙烯酰胺(Polyacrylamide)為代表. 近年來，天然高分子有機絮凝劑，如，殼聚糖(Chitosan)、陽離子淀粉(Cationic Starch)和纖維素等得到了越來越多的關(guān)注. 有機高分子絮凝劑的作用機理主要為吸附架橋作用. 因藻細胞帶負電的表面特性，高效的高分子絮凝劑必須為陽離子型的. 陰離子及非離子型的聚合高分子單獨使用時不能使微藻發(fā)生有效絮凝. 除架橋作用外，陽離子型高分子絮凝劑還可能局部逆轉(zhuǎn)藻細胞表面的電負性，使其某些部位帶負電而另一部位帶正電;從而使不同的藻細胞能直接通過靜電引力結(jié)合在一起，形成所謂的靜電互補聚集. 以下介紹幾種代表性的有機高分子絮凝劑.

　　a. 聚丙烯酰胺

　　聚丙烯酰胺分子量在400~2000萬之間，具有陽性基團(—CONH2). 該基團既是親水基團，又是吸附基團，所以能對微藻產(chǎn)生吸附電中和及架橋作用. 除橋連作用外，聚丙烯酰胺還有包絡(luò)作用. 發(fā)生橋連和包絡(luò)的高分子能形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，通過卷掃網(wǎng)捕作用使微藻沉降分離.

　　b. 殼聚糖

　　殼聚糖是對甲殼素進行脫乙酰基而得到的，是少數(shù)陽離子型的天然高聚物. 其結(jié)構(gòu)單元是2-氨基-2脫氧葡萄糖，通過β-1-4糖苷鍵連接起來(圖 2). 在酸性條件下，殼聚糖分子鏈上所帶的大量氨基以帶正電荷的胺離子形式存在，能中和藻細胞的電負性，同時借助高分子鏈的吸附架橋作用使藻體絮凝沉降. 當(dāng)溶液呈現(xiàn)堿性時，殼聚糖表面所帶胺基非離子化或呈弱負電性，從而降低了其絮凝效率