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1、表面活性剂在废水处理中的应用暨 南 大 学本科生课程设计(论文)书学生姓名 ? 学 号 99999999 课程名称 表面活性剂 指导教师 99999 学 院 生命科学技术学院 学 系 化学系 专 业 应用化学 暨 南 大 学 教 务 处 2011 年 6 月 21 日摘要本文以不同类型表面活性剂介紹，其中两性表面活性剂中比较特殊的一种，它在同一分子链节上兼具阴离子、阳离子2种基团。在不同介质条件下，其所带离子类型可能不同，适于处理带不同电荷的污染物。它的另一优点是适用范围广，酸性介质、碱性介质中均可应用。对废水中乳浊液、各类污泥、各种胶态分散液等均有较好的絮凝及污泥脱水功效。介紹不同类型阳离子
2、、两性有机高分子、改性类两性、阴离子和非离子型表面活性剂。那些对矿石原料分解及矿浆的固液分离，表现出了两性絮凝剂中阴、阳离子基团在废水处理中的协同作用。部分水解聚丙烯酰胺在其长链分子中导入部分亲水性羧基，使其原来卷曲的分子链伸展成线型结构，以充分显露其极性基团，而具有较高的絮凝作用，被广泛用于废水处理中。但絮凝颗粒物体积较小、沉降速度较慢、固液分离困难。关键词: 表面活性剂;废水处理。Abstract:This article introduced by the different type surface active agent, in the amphoteric surface act
3、ive agent the quite special one kind, it has both the anion, the positive ion two groups and bases on the identical molecular chain link. Under the different ambient condition, its possibly has the ion type different, is suitable for to process the belt different electric charge the pollutant. Its a
4、nother merit is the applicable scope is broad, in the acidic medium, the alkalinity medium may apply. To the waste water in the emulsion, each kind of sludge, each kind of colloidal dispersion fluid and so on has the good flocculation and the sludge dewatering effect. Introduces the different type p
5、ositive ion, the both sexes organic high polymer, modification class both sexes, the anion and the non-ionic surface active agent. These to the ore raw material decomposition and the pulp liquid-solid separation, displayed in the amphoteric flocculant cloudy, the positive ion groups and bases in the
6、 wastewater disposal synergism. The partially hydrolyzed polyacrylamide amide enters the partial water affinity carboxyl group in its long chain member Intermediate-range, causes its original curl the molecular chain to extend the linear structure, by reveals its polar group fully, but has the high
7、flocculation, widely uses in the wastewater disposal. But the flocculation particles volume is small, the settling rate to be slow, the liquid-solid separation difficulty. Key words: Surface active agent; Wastewater disposalI表面活性剂在废水处理中的应用目 录摘要IIAbstract: III1.绪论52.废水处理中常用种类82.1阳离子高分子絮凝剂82.2 两性有机高分子
8、絮凝剂82.3.改性类两性水处理剂92.4 阴离子型高分子絮凝剂92.5 非离子型絮凝剂93.结论104.参考文献111.绪论我国是一个缺水的国家，人均占有的水量仅为世界人均水量的1/4，而且随着经济的迅猛发展，用水量急剧增加，产生的废水量也相应增加，必须经过处理达标后才能排放，从节水和环保两方面考虑，废水处理是一个迫在眉睫的问题。由于表面活性剂可以使体系的界面性质和状态发生改变，因此从广义上讲可将表面活性剂称为在加入少量时就能明显改变体系的界面性质和状态的物质。它是由性质不同的两部分组成的，一部分是由疏水亲油的碳氢链组成的非极性基团，另一部分为亲水疏油的极性基团。由于它的两性分子结构特征，才
9、使这种分子具有一部分可溶于水，而另一部分易自水中逃逸的双重性，结果造成表面活性剂分子在其水溶液中很容易被吸附于气水(或油水)界面上形成独特定向排列的单分子膜。由于表面活性剂具有上述独特的结构和性质而被广泛的应用在各行各业的废水处理中。随着社会的发展和人们生活水平的提高, 人们对环境质量的要求愈来愈高, 污水排放的标准越来越严,使得传统的废水处理技术很难满足高的要求。而且传统的废水处理多数只有负的经济效益, 使许多企业承受着较大的废水处理费用。同时经济的发展也带来了水资源的日趋短缺, 客观上要求废水能够循环再利用。在社会效益和经济效益最大化的要求下, 各种新型的、改良的高效废水处理技术应运而生。
10、表面活性剂是一种易于富集于界面, 并对界面性质产生明显影响的一类物质。表面活性剂作为一种“负载型”功能助剂, 在工农业生产的各个领域得到了广泛应用1。特别是近些年, 表面活性剂在废水处理中的应用越来越受到人们的广泛关注。目前, 表面活性剂主要是利用胶束增强超滤法和液膜法来除去水中的重金属离子和有机废物。鉴于丙烯酰胺(AM)具有优良的水溶性，适于水溶液聚合；丙烯酸(AA)除具有较高的反应活性和较好的水溶性外，能使共聚物嵌入适量羧基，使其在碱性废水中强化增黏、增稠效果；甲基丙烯酰氧乙基二甲基辛基溴化铵(ADMOAB)具有表面活性，含有疏水基团从而使共聚物的溶液行为产生疏水缔合作用，形成网络结构从而
11、增大共聚物在废水处理中的絮凝效果。因此三元共聚物可以提高在废水处理中的絮凝、脱水效果，并且可以使废水化学需氧量(COD)显著减少，污泥脱水的效果明显增加。两性表面活性剂比较常见的有两性壳聚糖和两性淀粉。两性壳聚糖以甲壳素为原料，在碱性条件下与氯乙酸反应引入羧甲基，同时进行水解脱乙酰基，制成既可溶解于稀酸、稀碱，又可溶解于水的羧甲基壳聚糖。壳聚糖可广泛应用于冶金和含重金属工业废水的处理，只用5 ppm壳聚糖，即可以使废水的生化需氧量(BOD)减少80%-85%，磷酸盐低于0.510-6。两性淀粉的制备是利用淀粉葡萄糖甙中羟基的反应活性，将其分别与阴、阳离子醚化剂进行反应。两性淀粉可用作造纸添加剂
12、和涂料粘结剂以及金属离子螯合剂，据报道两性淀粉螯合剂对阴、阳金属离子均有很强的吸附能力和较高的吸附容量，可处理多种重金属离子或混合离子溶液，且螯合树脂可再生反复使用，可用于矿物或冶金工业提取金属离子或污水处理。两性表面活性剂具有原料来源丰富、无毒、可生化降解、制备工艺简单、成本较低、价格便宜等优点，加上分子结构多样、分子内活性基团可选择性大，改性工艺制备结构多样，可以作为不同使用目的的两性高分子絮凝剂。我国动植物资源丰富，这类两性水处理剂将有着良好的应用前景。通过以上对两性表面活性剂在水处理应用中的介绍，我们可以看出其在水处理中发挥了重要的作用。利用两性表面活性剂来研究开发处理效果好、操作费用
13、低的废水处理技术，为越来越多的学者提供了广阔的前景。因此我们要充分发挥两性表面活性剂在废水处理的作用。表面活性剂由极性的亲水基团和非极性的亲油基团两部分组成。将表面活性剂加到水中后, 部分表面活性剂分子将富集在溶液的表面。当浓度进一步增大、超过临界胶束浓度(cmc)时, 剩余的表面活性剂分子将在溶液内聚集, 形成疏水基向内, 亲水基向外的聚集体, 即胶束。这种胶束通常由几十到几百个表面活性剂分子组成, 其“相对分子质量”相当大, 粒径在5 nm 10 nm。利用表面活性剂的胶束粒子来吸附废水中的离子或增溶有机物, 由于带有或含有金属离子或有机物的胶束无法通过超滤膜而使金属离子或有机物被截留11
14、-12, 实现与废水的分离。其原理如图1所示。2.废水处理中常用种类2.1 阳离子高分子絮凝剂现代化工业和现代化生活使排水中的有机质的质量分数大大增加,对于一些含有有机物或胶体的水体系,由于其微粒表面带负电荷,只是非离子或阴离子型高分子絮凝剂用于这类废水处理不能获得满意的效果,而阳离子高分子絮凝剂是一种水溶性高分子聚电解质,分子链上带有正电荷活性基团,它可以与水中的微粒起电荷中和及吸附架桥作用,从而使体系中的微粒脱稳、絮凝而有助于沉降和过滤脱水4 。它可以有效地降低水中悬浮固体的质量分数,降低水的浊度,并有使病毒沉降和降低水中三卤甲烷前体物的作用,使水中的总含碳量( TOC) 降低。阳离子高分子表面活性剂作为絮凝剂,主要应用于工业上的固液分离过程,包括沉降、澄清、浓缩及污泥脱水等工艺,应用的主要行业有:城市污水处理、造纸工业、食品加工业、石油化工、冶金工业、选矿工业、染色工业和制糖工业及各种工业的废水处理5。用在城市污水及肉类、禽类、食品加工废水处理过程中的污泥沉淀及污泥脱水上,通过其所含的正电荷基团对污泥中的负电荷有机胶体电性中和作用及高分子优异的架桥凝聚功能,促使胶体颗粒聚集成大块絮状物,从其悬浮液中分离出来。效果明显,投加量少。在造
