亲/疏水性可转换絮凝剂脱除四环素-铜(Ⅱ)复合污染物

摘要

抗生素-重金属复合污染物广泛存在于农业废水、城市污水等水体中.由于传统水处理剂并非专门针对该类复合污染物所设计,常规水处理工艺对该类复合污染的脱除效率较低,使得水厂出水存在环境和生态风险.针对该类复合污染物具有初始颗粒偏小、污染物亲/疏水性易转换等的絮凝难点,本工作中,设计、制备了一种以生物高分子壳聚糖为基材,具有亲/疏水性转换特征的新型絮凝剂(CS-g-PNNPAM).该絮凝剂的亲/疏水性转换开关(LCST)在室温(25℃)左右,可适用于广泛的真实水体.选取四环素-铜模拟水样,系统考察了水体温度、絮凝剂母液温度和投加量对新型絮凝剂絮凝性能的影响.实验结果表明,CS-g-PNNPAM对四环素-铜复合污染物模拟水样表现出优异的絮凝性能.其中,水体温度高于LCST时,絮凝性能较好;而当絮凝剂投加量达到0.2g/L以上时,絮凝效果较佳;当固定絮凝剂投加量时,絮凝剂母液温度和水体温度相互越接近,絮凝效果越佳.机理分析表明:在T＜LCST时,CS-g-PNNPAM呈现平铺伸展的状态;而当T＞LCST时CS-g-PNNPAM会收缩团聚成球状,从而将污染物"抱"住,达到更好的去除效果.絮体结构测定表明,T＞LCST时,所得到的絮体颗粒具有更小的尺寸,这说明,T＞LCST时,絮凝剂收缩团聚,从而将污染物包裹,更有利于重金属-抗生素复合污染物的去除.本工作不仅为治理重金属-抗生素复合污染提供了一个新颖、有效的解决思路,还对以目标污染物结构特征为导向设计新型絮凝剂具有重要指导意义.