全 文 ：中草药ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第5期2007年5月·713·
正交试验优选絮凝法处理甘草酸废水的研究
李 祝，胡立新，程 亮，万端极
(湖北工业大学化学与环境工程学院，湖北武汉430068)
甘草酸广泛应用于食品、医药、化妆品、烟草等
工业。甘草酸废水是在工业提取甘草中甘草酸时酸
沉后产生的上清液。废水具有强酸性，而且在废水中
含有大量氨基酸和黄酮类物质，其采用重铬酸钾作
为氧化剂测定出的化学耗氧量(COD。，)在15000
mg／L左右，电导率为15000us／cm，色度在1000
倍左右。废水色度高，用生化法不易处理。目前可以
采用膜技术来处理该类废水，能够得到甘草黄酮、甘
草酸等副产品，但是废水本身含盐量过高带来用膜
处理能耗过高和膜设备一次性投资过大的问题。絮
凝法是一种简单有效的固液两相体系分离方法，既
可作为独立的操作单元，也可和其他固液方法组合
使用，作为预处理、中间处理或深度处理的手段，不
需要发生相变和化学变化，能耗低、分离效果好。因
此本研究结合甘草酸废水的特性，利用絮凝法处理
甘草酸废水，筛选合适的絮凝剂并寻找最佳的絮凝
方案。
1仪器与材料
’
755S紫外分光光度计，PHS～2C数显酸度计，
FA2004N分析天平，AnkeTDL～5离心机，THZ一
82水浴恒温振荡器，HH一4数显恒温水浴锅，101—
1型电热鼓风恒温干燥箱，SX一4—10型马弗炉。
5％XF一5高效絮凝剂(河北大鹏环保科技有限
公司)，0．4％聚二甲基二烯丙基氯化铵(HCA)、
0．5％DC一491脱色絮凝剂、0．4％聚合氯化铝
(PAC)[凯米沃特(宜兴)净化剂有限公司]，0．5％
SG田菁胶(灌南县宏图植物胶厂)，0．5％SW—01
型阳离子淀粉(东营国丰精细化工有限责任公司)。
复合絮凝剂由单一絮凝剂按一定体积配比制备。
甘草酸废水是甘草在提取生产过程中酸沉后的
上清液，pH值大都在2．5左右，COD。，值在15000
mg／L以上，色度在1000倍左右。
2方法与结果
2．1 絮凝剂的筛选：取若干容器，各加入相同量的
废水，分别加入不同种类的单一絮凝剂或复合絮凝
剂，先快搅再慢搅，静置，立刻开始观察并持续观察
收稿日期：2006—11—17
30min，记下初始矾花产生的时间、形态和沉降时
间，测定水样的色度和吸光度，计算絮凝率，衡量各
种絮凝剂的絮凝效果，结果见表1。可见PAC、DC一
491、XF一5对甘草酸废水处理效果明显，其絮凝率分
别达到了60．6％、76．3％、56．1％，故选择PAC和
DC一491进行复合絮凝剂试验。PAC和DC一491按体
积比8：1、4：1、1：l配比进行絮凝试验，结果复合
絮凝剂的絮凝率要明显低于单一絮凝剂DC一491。因
此选择单一絮凝剂DC一491。
絮凝率一(未絮凝前水样的吸光度值一絮凝后水样的吸
光度值)／未絮凝前水样的吸光度值×100％
表。I不同絮凝剂的絮凝效果
TableFIocculenteffectsofdifferentflocculants
絮凝剂 絮凝率／％ 絮凝剂 絮凝率／％
田青胶 13．40 HCA 5．44
PAC 60．60 PAC—DC一491(8l 1) 63．50
XF一5 56．10 PAC—DC一491(4I 1) 67．20
阳离子淀粉 10．70 PAC—DC一491(1l1) 59．10
DC一491 76．30
2．2 DC一491处理甘草酸废水影响因素的考察：取
若干容器，各加入相同量的废水，其中一只作为空白
对照，考察投加量、温度、pH值的影响，其中改变一
个因素时其他两个因素均保持不变，记录絮凝现象。
2．2．1pH值变化的影响：见图l。
O
So
魁
蚕o
00 2．5 5．0 47 5 10．000 2．5 50 ’7 5 100
pH值 pH值
图1 pH值的变化对DC一491絮凝效果的影响
Fig．1EffectofpHvaluechanges
onflocculationofDC一491
在pH为1．5左右，其絮凝效果显著，对色度去
除作用也较好，DC一491在pH值低时水解产生大量
的阳离子可以通过吸附电中和作用，使溶液中的负
万方数据
·714· 中草115ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第5期2007年5月
电荷被中和而失稳，与此同时加入的絮凝剂因水解
产生大量的絮状物；当pH值下降低至1．5时，溶液
中无絮凝现象发生，是由于溶液中的聚合物不能形
成聚合体产生絮凝；随着pH的增加絮凝效果下降，
由于随着pH值的上升超过1．5时，影响了DC一491
的水解，从而影响了絮凝效果。同时色度是因为pH
值的不断升高促进溶液内的黄酮类化合物结构产生
可逆性变化，主要是电子转移和重排，使颜色加深至
深黄色。
2．2．2温度变化的影响：见图2。在温度为30℃
时，吸光度最低，其絮凝效果显著，而且对色度的去
除效果也较好。在15～30℃时，吸光度是不断降低
的，其絮凝效果越来越明显，随着温度的升高溶液中
的颗粒在水分子热运动的碰撞下作不规则的布朗运
动，这种无规则运动必然导致颗粒相互碰撞且其碰
撞速率也不断增大。当颗粒完全脱稳后，一经碰撞就
发生絮凝。但是随后絮凝效果反而下降，是由于温度
使溶液内的分子热运动加强，胶体的布朗运动也更加
明显，使胶体的运动速度加快使其有足够的动能来克
服重力作用从而悬浮在溶液中，同时水温的不断升高
也会影响DC一491的水解，使其絮凝效果降低。
O
So
越
蠢o
0
温度／℃ 温度／℃
图2温度的变化对DC-491絮凝效果的影响
Fig．2Effectof emperaturechanges
onflocculationofDC一491
2．2．3投加量变化的影响：见图3。DC一491投加量
在1～7mL絮凝效果明显，色度去除的效果也越来
越明显，其原因在于通过吸附电中和作用和吸附一架
桥作用产生絮凝体进行絮凝。在DC一491的投加量
不断升高时，絮凝效果反而下降，是由于DC一491相
对过量，对溶液中的胶体产生了“胶体保护”作用，反
而影响了絮凝效果。
2．3 正交试验设计和结果：根据单因素试验结果选
择絮凝剂投加量(A)、pH值(B)和温度(C)为考察
因素，每个因素选择3个水平，采用L。(34)正交表进
行试验。因素水平见表2，结果见表3。
投加量／mL 投加量／mL
图3投加量的变化对DC一491絮凝处理效果的影响
Fig．3Effectofconcentrationchanges
onfloccuIationofDC一491
表2因素水平
Table2 Factorsandlevels
表3 L，(34)正交试验结果
Table3 ResultsofL，(34)orthogonaltest
试验号 A B C
由极差大小可知因素重要性为投加量>温度>
pH值。可见最佳絮凝方案为A。B。C。，即pH值为
1．5，温度为40℃，投加量为7mL。
3讨论
结果可见，合适的絮凝剂和絮凝方案可以使絮
凝效果高达76．3％，但并未达到100％，要从根本上
解决此类废水的污染问题，考虑絮凝法与其他技术
结合构成集成技术来彻底解决，如将絮凝法与膜技
术结合，单纯采用膜技术处理此类废水膜的负荷大，
故投资大、运行费用高，采取本絮凝法大量减轻膜的
负荷，必定会降低废水处理投资和运行成本；絮凝法
与生化法结合，此废水的化学需氧量(COD)值高，
单纯采用生化法很难降解且投资大，采用本絮凝法
大大降低COD值，能使生化处理极易完成。
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万方数据
正交试验优选絮凝法处理甘草酸废水的研究
作者： 李祝， 胡立新， 程亮， 万端极
作者单位： 湖北工业大学化学与环境工程学院,湖北,武汉,430068
刊名： 中草药
英文刊名： CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年，卷(期)： 2007,38(5)

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