全 文 ：第 17卷 第 4期 化　学　研　究 Vo .l 17　No. 4
2006年 12月 CHEM ICAL　RESEARCH Dec. 2006
混凝吸附法联合处理小麦麸膳食纤维废水
张 　琳 1 ,穆宝红 2 ,吉　欣 1*
(1.河南大学化学化工学院 ,河南 开封 475001;2.平顶山煤业集团开封东大化工有限公司 ,河南 开封 475003)
收稿日期:2006 - 08 - 21.
作者简介:张 琳(1980 - ),男,硕士生 ,主要从事膜分离技术在废水治理中的应用. *通讯联系人 , E-m ai l:jixin@ henu. edu. cn.
摘　要:用聚合硫酸铝铁为混凝剂 , 阳离子型聚丙烯酰胺为助凝剂 ,活性炭为吸附剂 ,采用混凝吸附的方法 , 处理
了小麦麸膳食纤维废水. 结果表明当聚合硫酸铝铁(PAFS)的质量浓度为 500 mg /L,聚丙烯酰胺 (PAM)的质量
浓度为 10 m g /L, pH为 4. 21时 ,混凝处理后的废水 COD去除率最大. 絮凝后水样经活性炭吸附后 COD去除率
可达 85. 82 %,色度去除率为 100 %,浊度去除率为 93. 03%.
关键词:混凝;麦麸;膳食纤维;废水处理
中图分类号:X 703 文献标识码:A 文章编号:1008 -1011(2006)04 - 0079 - 03
Wastewater Treatment of the D ietary F iber from
Wheat Bran by Coagulation and Absorbtion
ZHANG Lin
1牞MU Bao-hong2牞JI Xin1*
牗1. Co llege ofChem istry and Chem ica lE ng ineering牞Henan Un iversity牞Ka ifeng 475001牞Henan牞China牷
2. P ingd ingshan Coa lGroupKa ifeng Dongda Chem ica lCo. Ltd牞Ka ifeng 475003牞Henan牞Ch ina牘
Abstrac t牶The w astew ate r of d ietary fibe r from whea t bran w as trea ted w ith po ly alum inum ferric su lfate
牗PAFS牘 as coagu lant牞 cation ic po lyacry lam ide as floccu lant and active carbon as abso rban.t The re-
sults showed thatw hen the concen tration of PAFS w as 500mg /L牞PAM 10mg /L牞and pH value 4. 21牞
the remov ing rates of COD of the w astewa terw as the highes.t The removing ra tes of COD牞 co lourity牞
turbidity w as 85. 82 %牞100 %牞93. 03% respective ly after coagula tion and absorb tion by active car-
bon.
Keywords牶coagula tion牷wheat bran牷diatary fiber牷wastew a ter trea tment
　　21世纪是功能食品的时代 ,而膳食纤维是一种很重要的功能食品基料. 麦麸是面粉厂的主要加工副产
品. 目前 ,麦麸大多用作饲料 ,经济价值不高 ,而麦麸中含有大量的膳食纤维 ,它能润肠通便 ,防治肠道疾病
和便秘;调控血清胆固醇 ,降血压 ,清除自由基 ,防治心血管疾病;降血糖血脂 ,防治糖尿病以及控制肥胖 [ 1] .
中国食品添加剂标准化技术委员会 1997年批准 ,可将膳食纤维用于各类食品. 因此 ,麦麸膳食纤维的开发
具有重要意义 ,有关研究也日渐丰富 [ 2] . 但是麦麸膳食纤维工艺废水中富含纤维素 ,糖类 ,淀粉类物质以及
少量的蛋白质 ,对环境造成一定的污染. 用聚合硫酸铝铁和聚丙烯酰胺为絮凝剂先混凝处理麦麸膳食纤维
废水 ,再用活性炭吸附可以使处理后的水达到国家的排放标准.
1　实验部分
1. 1　仪器及试剂
UV-7502PC紫外可见分光光度仪 ,WMX-1型微波密封消解 COD速测仪 , SHB-III循环水式多用真空泵 ,
DOI牶牨牥牣牨牬牥牥牪牤j牣hxya牣牪牥牥牰牣牥牬牣牥牪牭
80　 化　学　研　究 2006年
85-1型恒温磁力搅拌器 , 501型超级恒温水浴.
K 2C r2O 7 , (NH 4)2Fe(SO 4)2 , H2SO4-Ag2 SO4 ,亚铁灵指示剂 ,活性炭 ,硫酸肼 ,六次甲基四胺 , α-淀粉酶 ,聚
合硫酸铝铁 ,阳离子型聚丙烯酰胺 ,均为分析纯. 麦麸购自开封东京大市场.
1. 2 水样分析方法
用重铬酸钾法测 COD值 ,稀释倍数法测色度 ,分光光度法测浊度 , pH计测 pH值.
1. 3　实验方法
麦麸膳食纤维的制备工艺 (碱法 ):麦麸→筛选→清理→热水蒸煮→淀粉酶水解→碱水解→过滤→脱水
→干燥→粉碎→分级→膳食纤维 [ 3 - 4] . 由上述工艺得到麦麸膳食纤维废水 ,从膳食纤维的制备工艺经分析
可知其废水中含一定量的蛋白质 ,淀粉以及糖类. 对水样分析所得结果:COD为 4 942. 26mg /L,浊度为 957
NTU ,色度为 1 000,水样 pH为 11. 57,颜色为暗黄色.
取 100mL废水水样向其中加入聚合硫酸铝铁和阳离子聚丙烯酰胺 ,放在磁力搅拌器上快搅 1m in,慢搅
4 m in ,然后静置 30 m in. 抽滤 ,将滤液收集 ,分析水样各项指标. 然后向滤液中加入活性炭 ,再分析吸附后的
水样.
2　结果与讨论
影响絮凝效果的主要因素有:聚合硫酸铝铁和阳离子聚丙烯酰胺的投加量 ,水样的 pH值.
2. 1　聚合硫酸铝铁的投加量对絮凝效果的影响
取 250mL的烧杯 5只 ,分别加入废水水样 100mL,阳离子聚丙烯酰胺 10mg /L,聚合硫酸铝铁的量分别
为 250mg /L, 500 mg /L, 1 000 mg /L, 1 500mg /L, 1 750mg /L,用稀硫酸调节 pH至 4,絮凝后水样的 COD去
除率随聚合硫酸铝铁的投加量的变化曲线如图 1所示. 从图 1可以看出 ,随着 PAFS的投入量的增多 , COD
的去除率逐渐增大;当 PAFS的投入量为 500 mg /L时 , COD的去除率达到最大;继续增大 PAFS的投入量 ,
COD的去除率开始下降. 这是因为投加量低的时候 ,水中的胶体粒子的电荷不能被完全中和 ,不能完全从水
中脱稳凝聚沉降下来. 投加量过大时 , 由于 PAFS中的 Fe3+盐在水中发生水解生成 Fe2 (OH )4 +2 , Fe3
(OH)5 +4 , Fe4O(OH)6+4 等以 OH -作为架桥形成的多核配离子 ,使得原本脱稳的胶体又带上与原来相反的电
荷而重新在水中获得稳定性. 因而造成 COD的去除率下降[ 5] .
2. 2　阳离子型聚丙烯酰胺的投加量对絮凝效果的影响
向盛有 100mL废水水样的 250 mL烧杯中分别加入聚丙烯酰胺 5mg /L, 10 mg /L, 15mg /L, 20mg /L, 30
mg /L,聚合硫酸铝铁的量固定为 500 mg /L,用稀硫酸调节 pH为 4 ,絮凝后水样的 COD去除率随聚丙烯酰胺
的投加量的变化曲线如图 2所示. 从图 2可以看出 ,随着 PAM投入量的增大 , COD的去除率先增大后减小.
当 PAM投入量为 10 mg /L时 , COD的去除率达到最大.
ρ(PFAS) /(g L - 1)
ρ(PAM)10m g L - 1;pH为 4
图 1　PFAS的投加量对 COD去除率的影响
F ig. 1　Effect of the PAFS dosage on the remova l of COD
ρ(PAM) /(g L - 1)
ρ(PAFS)500 mg L- 1;pH为 4
图 2　PAM的投加量对 COD去除率的影响
F ig. 2　E ffec t o f the PAM dosage on the remova l of COD
2. 3　pH值对絮凝效果的影响
向 250mL烧杯中加入废水水样 ,用稀硫酸分别调节它们的 pH值为 1. 25, 2. 21, 3. 15, 4. 21 , 5. 02, 6. 04,
向其中加入聚合硫酸铝铁 500mg /L、阳离子聚丙烯酰胺 10mg /L,絮凝后水样的 COD去除率随 pH值的变化
第 4期 张 琳等:混凝吸附法联合处理小麦麸膳食纤维废水 81　
曲线见图 3. 从图 3可以看出 ,随着 pH值得增大 , COD的去除率先增大后减小. 这是因为 pH值不同 Fe3+水
解聚合的形态也不同 ,所以混凝沉淀效果也不一样. pH值太小 ,铁的高价多核络离子会转变为铁离子而失
去凝集作用;pH值太高 PAFS的解聚程度会下降[ 6] ,从而影响它的絮凝效果. 因此 , pH为 4. 21时 ,絮凝效果
最佳.
2. 3　活性炭吸附
向 250mL烧杯中倒入 100mL絮凝后的清液 ,固定活性炭吸附的最佳温度为 55℃,接触时间为 20m in,
pH =4. 21,改变活性炭的投加量分别为 0. 5 g, 1. 0 g, 1. 5 g, 2. 0 g, 2. 5 g, 3. 0 g, 4. 0 g, 5. 0 g, 6. 0 g,吸附后水
样的 COD去除率随活性炭的投加量的变化曲线见图 4. 从图 4可以看出 , COD的去除率是随着活性炭的投
加量的增大而增大的 ,当活性炭的投加量达到 5. 0 g时 , COD的去除率达到最大. 继续增大活性炭的量 COD
去除率变化不大.
pH
ρ(PAFS):500m g L - 1 , ρ(PAM):10 m g L- 1
图 3　pH对 COD去除率的影响
F ig. 3　Effe ct of the pH on the remova l of COD
m(活性炭) /g
温度为 55℃,接触时间为 20 m in, pH为 4. 21
图 4　活性炭的投加量对 COD的去除率的影响
F ig. 4　E ffec t o f ac tive carbon do sage
on the rem oval o f COD　　原水样 、絮凝后的清液 、活性炭吸附后的水样的分析结果见表 1.
表 1　水样分析对照表
Tab le 1　Contrast tab le of ana ly sis of sam ples
水样 COD(m g /L) 浊度(NTU) 色度 颜色 pH
原水样 4 942. 26 957 1 000 暗黄 11. 57
絮凝后清液 2 356. 06 387 250 浅绿 4. 21
吸附后清液 517. 56 66. 7 0 无色 4. 21
　　结论:(1)常温下 ,当聚合硫酸铝铁为 500 mg /L,聚丙烯酰胺为 10 mg /L, pH为 3 ～ 5时 , COD的去除率
最大可达 52. 33%,浊度去除可达 59. 56%,色度去除可达 75%. (2)当活性炭的投加量为 5. 0 g /L,温度为
55 ℃,接触时间为 20m in,水样 pH <5的条件下 , COD的去除率最大可达 89. 53%,浊度去除可达 93. 03%,
色度去除可达 100 %,达到国家规定的一类污染物的三级排放标准 [ 7] .
参考文献:
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[ 7] GB8978 - 1996污水综合排放标准 [ S] .