丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯羟肟酸共聚物乳液脱除电镀废水中的重金属离子 丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯羟肟酸共聚物乳液脱除电镀废水中的重金属离子

丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯羟肟酸共聚物乳液脱除电镀废水中的重金属离子

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化工进展·2072·CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRES2009年第28卷第11期研究开发boobolososososoa丙烯酰胺-丙烯酸丙烯羟肟酸共聚物乳液脱除电镀废水中的重金属离子孟勇,苏胜培,毛丽秋,尹笃林(资源精细化及先进材料湖南省高校重点实验室,湖南师范大学化学化工学院,湖南长沙410081)搞要:采用反相乳液聚合法合成了丙烯酰胺(AM丙烯酸(AA)两烯羟肟酸(AHA)共聚物乳液。考察了该共聚物配方中丙烯羟肟酸用量、共聚物乳液的投量和pH值对电键废水中重金属离子的脱除效果。结果表明:pH=10,丙烯羟肟酸在共聚物乳液中的用量>15%,共聚物乳液的投量为20~30mgL时,脱除电键废水中重金属离子的效果最好,Cr、Cu、N和四n等重金属离子的脱去率>995%,处理后的水中每种重金属离子浓度≤02mgL。关键词:反相乳液;羟肟酸;重金属离子;脱除;废水中图分类号:TQ0288:X703文献标识码:A文章编号:1000-6613(2009)11-2072-04Removal of heavy metal ions in electroplating wastewater byAM-AA-AHA copolymer emulsionMENG Yong, SU Shengpei, MAO Liqiu, YIN DulinKey Laboratory of Resource Fine-Processing and Advanced Materials, Universities of Hunan Province, College ofChemistry and Chemical Engineering, Hunan Normal University, Changsha 410081, Hunan, China)Abstract: Copolymers of acrylamide(AM)-acrylic acid( AA)-propylene hydroxamic acid (aHa)weresynthesised by inverse emulsion polymerization. It is investigated the impact of propylenehydroxamic acid content in copolymer, copolymer dosage and ph in electroplating wastewater to themetal ions removal effect. The results showed: PH 10, propylene hydroxamic acid content in thepolymer>10%, amount of the copolymer 20-30 mg/L in electroplating wastewater, removal of themetal ions is most effective, chromium, copper, nickel and zinc metal ions removal ratio >99.5%the concentration of any ion <0.2 mg/Lin treated water.Key words: inverse emulsion; hydroxamic acid; metal ions removal; wastewater电镀被广泛应用于钢铁等金属制品防护和表面羟肟酸( RCONHOH)是酸强度比羧酸装饰中,但生产过程产生的废水含有Cr、zn、Cu( RCOOH)还弱的酸,是一类非常稳定的金属络和Ni等重金属离子,是一类难处理的工业废水。电合剂,在医学上常常用于驱除人体内的重金属镀废水排放到自然环境中,将破坏生态平衡,严重采用羟肟酸浮选赤铁矿2、作矿山重金属离子捕收影响各种微生物、植物和动物的正常生存。围绕剂和处理含铅废水等的研究结果表明羟肟酸电镀废水处理的研究方法主要有中和沉淀法、微能高效地捕集重金属离子。而将丙烯羟肟酸电解生物膜复合因、化学还原法、铁氧体法、电解法、生物法四、膜分离法明和电去离子技中国煤化工9-09-0术等。在这些方法中有些难以使处理过的电镀废基金水中重金属离子的含量达到法定标准,有些在技术CNMHG程师,博士研究生,主要从事废水、净水处理剂及其工艺的研究,E-mail经济上没有可行性。采用般的化学混凝方法处理a016m,.联系人:尹笃林,电话0m1-882531电镀废水中的Ni、Cr重金属离子的含量不能达标。E- mail dulinyin@l26m第11期孟勇等:丙烯酰胺丙烯酸丙烯羟肟酸共聚物乳液脱除电镀废水中的重金属离子(AHA)、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)通过反接近完全,继续恒温1h,使反应完全。本实验合成相乳液聚合得到的共聚物作为脱除电镀废水中重金4种乳胶(质量比):①AMAA=7030;②属离子的高分子水处理剂尚无文献报道。本工作探 AM/AAAHA=7025/5;③ AMAAAHA=70/20/0索了 AM-AA-AMHA共聚物反相乳液的合成,考察④ AMAAAHA=70/15/15,产物为半透明的淡黄色了这类新型共聚物乳液的组成、pH值和投加量对电乳胶,黏均相对分子质量都在1200万以上。依投料镀废水重金属离子脱除率和絮凝性能的影响规律。中丙烯羟肟酸用量的质量分数分别标记为F0、F5、1实验F10、F1514脱重金属离子絮凝实验11试剂与原料采用ZR4-6六联搅拌机进行混凝试验。取200丙烯酰胺、丙烯酸、盐酸羟胺、氢氧化钠、白mL原水,加入NaOH调pH值(采用pHS-3C精密油、Span80、Span85,均为化学纯;2,2偶氮二(2-pH计检测),以150 r/min搅拌10min,调节p脒基丙烷)二盐酸盐、过硫酸钾、偏亚硫酸钾,均值后加入絮凝剂,以150r/mi搅拌6min,70rmin为分析纯。慢速搅拌5min,静沉20min,于液面下5cm取样,原水取自某电镀城电镀废水池,其COD=5786用ICE3300火焰原子吸收光谱仪检测重金属离子mg/L,pH=314,磷含量10216mg/,重金属离子含量含量见表1。1.2丙烯羟肟酸的制备2结果与讨论丙烯羟肟酸采用文献[15-16的方法制备。将水21丙烯羟肟酸的用量对脱除重金属离子的影响浴温度控制在20℃,向装有冷凝器、温度计、搅调节废水pH=10,取絮凝剂投量为20mg/L,拌器的1000mL三口圆底烧瓶中依次加入丙烯酰考察了在合成 AM-AA-AHA共聚物乳液中内烯羟胺140g、蒸馏水100g、盐酸羟氨693g,搅拌溶肟酸用量对电镀废水中重金属离子的脱除率和含量解完全,然后用滴液漏斗缓慢地滴加28%的氢氧化的影响。从表1中可以看出, AM-AA-AHA共聚物钠水溶液150g,滴加完后在20℃下搅拌1h使盐乳液对所有的重金属离子都有显著的脱除作用,但酸羟氨反应完全,所得溶液直接用于共聚物乳液的共聚物乳液制备中内烯羟肟酸用量对各离子脱除率制备。的影响程度不尽一样。13聚丙烯酰胺羟肟酸的制备与废水中Fe的脱除一样,丙烯羟肟酸用量对取添加了适量乳化剂的白油125g置于1000Cu、Zn的脱除率影响不大,当不含丙烯羟肟酸的mL烧杯中;取丙烯酰胺112g、丙烯酸24g、丙烯AMAA共聚物F0用量为20mg/L时,Cu在废水羟肟酸24g,溶于130g蒸馏水中,溶解后加10中的含量从20000ngL降低到0.32mgL,脱除率moL氢氧化钠调pH=7,再将水溶液加入油中,达到998%:丙烯羟肟酸用量5%的 AM-AA-AHA用高速搅拌机乳化,乳化完成后加入带搅拌的共聚物乳液F5处理后,废水中的含量下降到了020l000mL三口烧瓶中。然后在氮气保护下加入过硫mg/L。而对于Zn,只用共聚物AMAA,废水中酸钾、偏亚硫酸钾2,2偶氮二(2-脒基丙烷)二盐Zn的含量即从12.00mg/下降到了020mg,脱酸盐引发反应,当温度不再升高后,将水浴加热到除率为983%70℃。如30min内反应温度不再变化,视为反应而N在用AMAA-AHA共聚物乳液脱除时,表1丙烯羟肟酸用量对重金属离子脱除的影响累凝剂含量mng…L’脱除率%含量mng·L1脱除率%含量/mg·L'脱除率/%含疊/mg·L’脱除率隅中国煤化工998CN Gou999F159930.130.l50012·2074化工进展2009年第28卷对丙烯羟肟酸的依赖程度较大。只用共聚物下,zn、Cu、Cr、N的氢氧化物会形成可溶于水的AMA时其脱除率只有50.0%,废水中N含量高[znOH2、(Cu(OHg2、[C(OHa、Ni(OHf达140mgL。随着丙烯羟肟酸的用量增大,N的等,从图1可见,当pH值为1l时,重金属离子的脱除率依次提高,当AMAA-AHA共聚物乳液合成脱除率反而有所下降中丙烯羟肟酸的用量达15%时,Ni的脱除率为23 AM-AA-AHA共聚物乳液用量对脱除重金属995%,废水中N含量下降到015mg/L离子的影响在废水排放中Cr含量要求低于0.5mg/L,表1高分子化合物作为絮凝剂,其用量有一最佳值结果表明,使用含有丙烯羟肟酸的 AM-AA-AHA共并不是越多越好,其用量对重金属离子脱除的影响聚物乳液,可以显著地促进脱除电镀废水中的Cr,如图2所示。经内烯羟肟酸用量5%的AMAA-AHA共聚物乳液F5处理后,废水中Cr的脱除率为987%,其含量从4.60mgL下降到了0058mg/;使用F15处理,Cr的脱除率达993%,Cr的含量降为0032mg从表1中可以明显看出,使用F10处理电镀废水后各种重金属离子的含量都小于0.5mg/L,达到国家一级排放水标准。表明AM- AA-AHA中羟肟酸用量达到10%后,才能脱除重金属离子而全部达标采用一般的化学混凝方法处理电镀废水,Ni、Cr重10152025303540共聚物乳液投量/mng·L金属离子却不能达标图2共聚物乳液投量对重金属离子脱除率的影响22pH值对脱除重金属离子的影响由图1可见,Fe离子的脱除率受pH值的影响从图2显然可见, AM-AA-AHA共聚物乳液投量不大,在pH值为7~11内基本上不变;而对于Cu为10~20mg/,重金属离子的脱除率随乳液投量增Cr的影响要大一些,在pH值为8~1内脱除效果加而显著上升:乳液投量达到20~40m几时,金属明显好转对Z离子来说,pH值影响比较大p离子的脱除率变化不大,都在9%以上。但是在观察值为7时其脱除率为70%,在pH值为9~1l内的脱絮凝效果时发现, AM-AA-AHA共聚物乳液投量在除效果最好;pH值对N的影响最大,pH值为7时,10L时,絮凝效果差,絮体沉降很慢;在40mgL脱除率仅10%;随pH值的增大,Ni的脱除率上升时,水面出现漂浮絮体,不便于絮体从水中分离出来;较快,当pH值为10,其脱除率达到99%以上。可而在20~30mg时絮凝效果很好,沉降快,絮团大。见该体系脱除重金属离子的酸碱度最佳pH值为10。所以共聚物乳液的最佳加入量应在20~30mg24AMAA-AHA共聚物乳液脱除重金属离子机理的探讨AMAA-AHA共聚物乳液脱除重金属离子主要有两种作用方式:一是利用共聚物电中和与架桥■●▲的作用,将不溶于水的金属氢氧化物和悬浮物絮凝下来,形成稳定的絮体与水分离达到脱除重金属离子的目的;二是AMAA-AHA共聚物的链段中羟肟酸基团中的两个氧原子易与重金属离子螯合,便于形成难溶于水的螯合物。例如N2与共聚物的图1pH值与各重金属离子脱除率的关系羟肟酸基团中的两个氢原子配位,生成的鳘合环是中国煤化工所示pH值对重金属离子的脱除有如此大的影响,其张CNMHG主要原因是Fe、Zn、Cu、N、Cr在适量碱的作用下,形成金属氢氧化物MOH)n,而氢氧化物的形F=0c=0+N→g-08-成与离解受pH值的影响比较大;在过量碱的作用NHOH NHOH第11期孟勇等:丙烯酰胺丙烯酸丙烯羟肟酸共聚物乳液脱除电镀废水中的重金属离子从表1可以看到,当羟肟酸在共聚物中含量为(2]丁建础用钡盐处理含格(废水化工环保,200,135(5%时,Cr的脱除率已达到987%,而N2的脱除222[3]李天成,李鑫钢,王大为一种处理含重金属离子有机废水的新工率却只有500%;而当羟肟酸在共聚物中的含量大艺化工进展,2002,21(8):604605于10%时,N2的脱除率才达到98%以上。由此可闽孟样和,胡国飞重金属废水处理M1北京:化学工业出版杜,见,高价重金属离子更易形成螯合物从而被脱除重金属离子螯合物的配价基可以来自相同的分子5]魏振枢。铁氧体法处理含铬废水工艺条件探讨门化工环保,198,链,也可以来自不同的分子链,而这种高分子链的16 Hatfield TI.,arL, Perce D T. Electrochemical remediation of架桥、吸附与包裹作用生成了高度交联网状的紧密metal-bearing waste waters. Part I: Copper removal from simulated絮体,从而加快了絮体的沉降和吸附作用,达到脱如 inge waters[] Joumal Applied Electrochemic,19∞,25:57574除重金属离子的目的[7] Laxman R S, More S. Reduction of hexavalent chromium by Streptomyces griseus[l Mineral Engineering, 2002, 15(11):831-833结论[8] Yang X J, Fane A G, MacNaughton S. Removal and recovery ofheavy metal from waste waters by supported liquid membranes]采用反相乳液聚合法,制备了黏均相对分子质Water Science and Technology, 2001, 43: 341-348量为1200万以上的丙烯羟肟酸、丙烯酰胺、丙烯酸[9] Ozaki H, Sharma, Saktaywin w Performance of an ultra-kow-pressure水溶性反相乳液共聚物。该共聚物具有絮凝和脱除reverse osmosis membane (U I FROM) for separatingheav metal: effects ofinterference parameters[]. Desalination, 2002, 144: 287-294重金属离子的双重功能,在pH值约为10、羟肟酸0卢会霞,闫博,王建友,傅学起,电去离子技术处理低浓度重金在共聚物中的用量≥10%、羟肟酸聚丙烯酰胺的最属废水研究进展门化工进展,2006,25(1):1270-1275佳投量为20~30mg/时,对重金属离子的脱除率 Celine J, Marmion Kelvin B Nolan. Hydromatic Acids都在995%以上,重金属含量都小于0.5mg,达chelators, aspirin analogues, nitric oxide donors and structdiverse metal complexes[M]. The Irish Scientist, 2002, Year Book到一级排放水标准。但是,当 AM-AA-AHA共聚物http:/www.irishscientist.ie/200/contents.asp乳液加入量为40mg/L时,水面出现漂浮物,影响(12)林江高剑C59酸浮选赤铁矿色金属,199.5130了絮凝效果,但脱除重金属离子的能力呈上升趋势,1]王正舜.羟酸系列捕收剂的推广应用矿山,19982):4548所以 AM-AA-AHA共聚物乳液的投量要适当把握。14王碧,许桂丽,胡星琪含羟肟酸侧基高分子重金属捕集剂处理含铅废水的研究门化学研究与应用,2008,205):561-564参考文献5]符剑刚,钟宏,等.羟胺法合成羟肟酸的研究进展门广东有色金属学报,2005,15(1):6569]张笑一,潘前生重金属致毒的化学机理环境科学研究,199,16吴迎晓,戴立言.中间体O3氯2丙烯基羟胺的制备门农药,0(2):45492004,34(3);1l3-114必必必必必必⑩必(上接第2051页)文井,方焘育UASB处理高浓度精细化工综合废水的启动研究门程应用[环境研究与监测,2004,17(4):28,20.环境科学与管理,2008,33(7):100107.[13] Kaksonen AH, Pluumb JS, Franzmann PD. Simple organic electron6]国家环境保护总局.水和水质监测分析方法M]l第4版北京中国环境科学出版社,2002:725-729reactors treating acidic metal- and sulfate-containing wastewater[J].m7雷鸣,温沁霄,陈志强,等.氨氮对内循环生物流化床亚硝化过FEMS Microbiology Ecology, 2004, 47(3): 279-289程影响[哈尔滨工业大学学报,2008,40(6):891-894.[14] Paolo M, Donatella D, Lorena G, et al. Response of SoUR and AUR[8] Christian F, Mare B, Philip P H et al Biological treatment ofto heavy metal concentration in activated sludge[]. Wat. Res, 199933(10):24592464.anaerobic ammonium oxidation( anammox) in a pilot plant四口]陈皓,陈玲,赵建夫,等.重金属对厌氧污泥电子传递体系活性Journal of Biotechnology, 2002, 99(3): 295-306彯响研究门环境科学,2007,28(4):787-7919韦朝海,邓志毅,周秀峰,等.生物气射流内循环厌氧流化床中16] vallack H W, Bakker D J, Brandt I,etal. Controlling persistent复杂化工废水的催化还原过程化工学报,200,28(12)organic pollutants-what next? [). Environmental Toxicology and31393146.Pharmacology,1998,6(3):143-175[10] Isik M, Sponza D T. a batch study for assessing the inhibition effect [17]nant of nitrification inhibitionof Direct Yellow 12 in a mixed methanogenic culture[J). Process中国煤化工as and nitrobacter[ J]. War.Biochemistry,2005,40(3-4):1053-1062CNMHG[l杨平,潘水亮,王杉,等厌氧流化床反应器处理含硫废水毒性18nEIuc J, nuacvJic oxidation of aromatic的实验门中国环境科学,200,20(4):378381compounds and hydrocarbons([]. Current Opinion in Chemical[12]姜峰,潘水亮,梁瑞,等.硫酸盐废水生物处理的影响机理及工Biology,2002,65):604611

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