摘要

本研究通过评价合成聚合物作为混凝剂在化学净化过程中的效率，指出了无机混凝剂处理地表水的局限性。无机混凝剂的局限性包括:剩余金属排放到下游水体，对pH的依赖过大，投加量大，污泥产量高。合成高分子混凝剂是由分散的木薯淀粉1 g 100毫升蒸馏水,使其达到每升用热水(80°C - 100°C),添加1毫升1 n H2SO4和电离的稳定供电单位0.15安培的电流使用铝棒作为电极。除了1 g的活性炭作为助凝剂(样本)导致一个更好的浊度去除比不援助(示例B)。样本被发现一样有效的明矾在中性和基本媒介造成比浊度去除80%酸碱7和浊度去除89%以上9的剂量20.ml (20 g) of sample A. Preliminary cost analysis showed that sample A was more economical than alum.

关键字

合成聚合物;淀粉;活性炭;电解;凝血剂

介绍

地表水和地下水经常含有物理、生物和化学成分，这些成分会影响饮用者的健康，降低其合成吸引力，并给使用者带来不便。因此，水处理工厂有责任将这些成分减少到允许消耗的最低限度，为了做到这一点，必须进行处理过程。地表水的处理，需要将原水通过一系列的处理装置，通常是低扬程泵、曝气装置、过滤装置和消毒装置。这些是水储存和分配给社区[1]之前所涉及的主要过程。

合成聚合物是本世纪下半叶的产物，聚合物科学已成功地应用于水/废水领域，改善了沉淀工艺[2]。原水(未经处理的水)中的许多悬浮颗粒太小，无法在沉淀法分离过程中自行沉淀。添加聚合物的好处来自于这些单独的粒子聚集成更大的团块或絮凝体，允许它们沉降并被移除。根据[1]已成功应用于水处理的合成聚合物包括高分子量多胺、聚烷烃亚胺和聚丙烯腈。

淀粉是含有碳、氢、氧的有机物质，也就是碳水化合物。它们也被称为多糖。淀粉贮藏在高等植物的叶、牛、果、种子、块茎、根茎等植物中;它们也存在于一些低等植物(藻类)中。

根据Whistler R等人[3]的研究，当淀粉颗粒完好无损时，如果外膜被磨碎，它们就不溶于冷水;这些颗粒在冷水中膨胀并形成凝胶。当完整的颗粒用温水处理时，淀粉的可溶部分通过颗粒壁扩散，在热水中颗粒膨胀到破裂的程度。

淀粉可以被酸完全水解成葡萄糖，淀粉也可以被酶水解成单糖，最终变成葡萄糖。淀粉的存在可以通过加碘来检测。

像淀粉这样的多糖是由许多单糖单位连接在一起[5]。淀粉分子是由许多葡萄糖C分子结合而成的₆H₁₂0₆，随着水分子H的消去₂因为它从H中分裂出来₂0分子被归类为缩聚物，许多葡萄糖分子都参与其中，淀粉可以被称为葡萄糖的缩聚物。本文将葡萄糖单位写成HOC₆H₁₀O₄哦。一对不同葡萄糖分子中的羟基以下列方式消除了一个非常大的线性分子。

让C₆H₁₀O₄= X

也就是说,

HO-X-OH + HO-X-OH + HO-X-OH + x噢→HO-X-O-X-O-X-O-X-OH + 3 h₂O

如果分子质量在60000左右，200到500个葡萄糖分子就可以组成一个淀粉分子。如果形成的链分子保持直链，这种物质叫做直链淀粉，但如果形成了由许多分支组成的支链结构，这种产物就是支链淀粉[6]。与热的，稀释的，四氧硫酸(VI)酸，H₂所以₄，把H放回去₂O分子，再次将链分解成单个葡萄糖分子。

淀粉可以细分为两类，这取决于它们是来自于水分含量高的器官还是来自于可获得水分较少的器官。淀粉有如此多的应用，这里只能提到几个最突出的。Whistler R等人[3]解释了淀粉的一些用途。根据他们的说法，谷物中的淀粉、根和块茎是一些国家的主要食物。在纺织工业中，淀粉和改性淀粉用于织造前的纱线上浆，用于上浆(整理)布，以及用于淀粉和染料的印刷浆料。淀粉在造纸方面也很有用。

电解是基于对离子理论的理解。离子理论最早是由阿伦尼乌斯在1887年提出的，他假设溶液中的电解质被分解成带电的粒子，称为离子，这样正离子的总电荷等于负离子的总电荷[6]。他进一步解释说，金属离子、铵离子和氢离子是带正电的，而非金属离子和氢氧根离子是带负电的。一个离子携带的电荷数等于相应原子或基团的化合价。由于这些离子所携带的电荷，它们的性质与它们相应的中性原子的性质大不相同。

研究区域描述

从Opa大坝采集原水，在中性条件(pH 7)和碱性条件(pH 9)下测试两种配制溶液的有效性₂(所以₄)_3..18H₂O)。

材料和方法

木薯淀粉的制备方法完全采用湿法，如Davidson J和Summerfelt ST[8]所述。购买木薯块茎;这些块茎被剥皮并洗掉了污渍。然后，这些块茎被一个小型研钵和杵碾碎，制成纸浆。碾碎后的块茎在水中悬浮三天左右，这是为了软化块茎，然后将块茎-水混合物筛除纤维物质，留下所谓的淀粉乳。将淀粉乳沉淀一段时间(一到两个小时)，然后将沉淀的淀粉与水分离，将上面的水倒掉。然后，剩下的材料被干燥并储存在干燥器中。这种材料就是用于合成聚合物的淀粉。

合成聚合物的制备

1 g的存储淀粉混合了100毫升的冷蒸馏水,后来900毫升热蒸馏水(约80°C - 100°C)被添加到混合一公升马克,1毫米1 n硫酸加入淀粉溶液,然后这是电解铝45分钟。图1为实验装置的电路图。稀硫酸用作电解液，铝棒用作电极，棒的顶部纵向刺穿，允许铜线通过，铜线用于向稳定的电源单元传输电流。在整个充电过程中，溶液被轻轻地搅拌。通过万用表监测电极之间的电压并保持在40伏特，电流保持在大约0.15安培。溶液充了45分钟。

图1:凝血研究实验室设置。

在A样品中，电解前在淀粉中加入1 g活性炭，而在B样品中只使用淀粉。

每一种情况下的处理包括将不同数量的配制溶液加到水中，溶液和水快速混合60秒，然后使用罐子试验装置缓慢混合10分钟。让水沉淀30分钟，然后测量沉淀水的浑浊度。用哈克斯2100 a型浊度计测定处理前后水样的浊度，以确定混凝效果。

结果和讨论

在选择四氧硫酸(VI)酸(H₂所以₄)为电解质，以氯化氢(HCl)为电解质进行了初步实验。电解实验得到的结果如表1所示₂所以₄除浊效果较好。使用HCl的主要缺点是在水中形成的絮凝体不易沉降。

剂量(毫升)	样品A HCl除浊率(%)	H对样品A的除浊率2所以4（％）
5	14.29	29.17
10	14.29	57.26
15	23.21	81.16
20.	20.19	75.31
25	19.68	72.67

表1:HCl和H的作用₂所以₄样品A的混凝特性。

当样品A(淀粉与活性炭加稀H₂所以₄)和样品B(淀粉与水混合，稀释H₂所以₄)，并提出下列意见:

1. 在阳极和阴极处发现了一些穿孔，并放出了气泡。这种气体被怀疑是氢气。
2. 在阳极上发现了一种白色的胶状物质。随着充电的进行，这种物质的数量也在增加。这种胶状物质在搅拌时在溶液中形成絮凝体。
3. 在样品A的充电过程中，我们注意到活性炭在整个充电过程中都在烧杯底部沉淀，即使在搅拌时，颗粒也会在几秒钟内再次沉淀。这意味着活性炭是惰性的，不导电，不溶于水，不管水是冷的还是热的。

在不同重量的木薯淀粉和活性炭组合的制备、充电和测试中，结果如表2所示。结果表明，淀粉与活性炭的比例为1时，可以有效地去除浊度。从效率和经济两方面考虑，1g淀粉和1g活性炭似乎是生产一升样品a溶液的最佳组合。

淀粉-活性碳(g)		卷上市(毫升)	除浊度(%)
1．0	0．5	5	29.32
		10	41.62
		20.	70.13
1．0	1．0	5	28.33
		10	57.26
		20.	81.60
0．5	1．0	5	10.69
		10	27.91
		20.	35.67

表2:木薯淀粉与活性炭不同组合的除浊特性研究。

样品A的凝固特性

絮体形成较低剂量的样品时慢2毫升,5毫升10毫升的样品2 g, 5 g和10 g的样品分别单独服用原水、后观察到的拘留时间缓慢搅拌(10分钟),形成的絮体在中性和基础培养基都小但非常快,但一些絮凝体在处理过的水的表面漂浮。然而，当使用更高剂量的15 ml和20 ml (15 g和20 g)时，这些投加量形成的絮凝体在中性和碱性介质中也具有很高的去浊率(图2和图3)。形状表明，存在一个最佳的混凝剂浓度，可以最大程度地去除浊度，超过这个浓度，浊度就会增加。所获得的结果证实了这些发现，表明任何超过影响最小浊度降低所需的剂量本身都可能导致水的浊度下降

样品B的混凝特性

样本的观察行为B几乎是类似于样品a .在低剂量5毫升,10毫升,15毫升(5.05 g,分别为10.10 g和15.15 g)示例B,形成的絮体在酸碱7和9都是小和相对长的时间才产生的絮体形成(图3)。更高的剂量;20ml、25ml和30ml(分别为20.2 g、25.25 g和30.30 g)比较大，与样品A一样，沉淀速度快。

合成高分子混凝剂与明矾

图2显示两种样品在pH为7时有效，但明矾是最有效的给最大的浊度去除84.80%在治疗剂量20克的样品500毫升的原水和示例B给最低的浊度去除64.03%样品的剂量的20.02 g B治疗同样体积的原水。由图4可知，在添加3.95 g明矾溶液处理500ml原水时，明矾的去浊率最高，为90.98%，pH为9时去浊率最高。在处理500ml原水时，样品A和B的最大浊度去除率分别为89.09%和52.78%，投加量分别为20 g和25.55 g。

图2:样品A在pH 7和pH 9时的浊度去除率。

图3:样品B在pH 7和pH 9时的浊度去除率。

图4:pH = 7和pH = 9时明矾的浊度去除率。

亲密的浊度去除样本比例的明矾可以归因于活性炭在解决方案的存在,而示例B在浊度去除低性能,比样品和明矾,可以归因于缺乏活性炭在案例样本作为助凝剂(9、10)。

在图2中，A样品中活性炭的有效性显示在很低的用量下，我们可以推断，既然B样品在pH为9时，活性炭的有效性降低了，那么一定是在pH为9时活性炭的有效性更高。

结论

根据研究结果得出以下结论:

1. 1克淀粉和1毫升氨水₂所以₄与蒸馏水混合并充电45分钟，(0.15安培，直流电和40伏特)得到的产品对水凝结有效。
2. 加入活性炭作为助凝剂，提高了合成高分子絮凝剂的效果。
3. 合成高分子絮凝剂与明矾比较令人满意。其最大浊度去除率为81.16%，而明矾的最大浊度去除率为84.80%。
4. 明矾和合成聚合物在碱性介质中都比中性介质更有效，都降低了原水的pH值。
5. 合成的聚合物溶液在室温下是稳定的。它的凝血效果仍能维持两周以上。

参考文献

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9. 李建中，林士德(2015)环境工程计算手册。第二版，McGraw Hill Professional，纽约，美国。
10. Mark J Hammer Sr, Mark J Hammer Jr(1971)水和废水技术。第6版，皮尔森国际版。

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条信息

文章类型:研究文章

引用:一种合成高分子絮凝剂的制备与分析。国际给水排水6(1):dx.doi。org/10.16966/2381 - 5299.163

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出版的历史:

收到日期:2019年11月25日,

接受日期:2020年1月03

发表日期:09年1月,2020年