Trattamentu di l'acque reflue di chitosanu

In i sistemi cunvinziunali di trattamentu di l'acqua, i flocculanti i più usati sò i sali d'aluminiu è i sali di ferru, i sali d'aluminiu chì restanu in l'acqua trattata metteranu in periculu a salute umana, è i sali di ferru residuali affettanu u culore di l'acqua, ecc.; in a maiò parte di u trattamentu di l'acque residue, hè difficiule di superà i prublemi d'inquinamentu secundariu cum'è una grande quantità di fanghi è un smaltimentu difficiule di i fanghi. Dunque, a ricerca di un pruduttu naturale chì ùn provochi micca inquinamentu secundariu à l'ambiente per rimpiazzà i flocculanti di sale d'aluminiu è di sale di ferru hè a necessità di implementà strategie di sviluppu sustenibile oghje. I flocculanti polimeri naturali anu attiratu molta attenzione trà parechji flocculanti per via di e so abbundanti fonti di materie prime, u prezzu bassu, a bona selettività, u picculu dosaggio, a sicurezza è a non tossicità, è a biodegradazione cumpleta. Dopu decennii di sviluppu, sò emersi un gran numeru di flocculanti polimeri naturali cù diverse proprietà è usi, frà i quali l'amidu, a lignina, u chitosanu è a colla vegetale sò attualmente largamente usati.

ChitosanuPruprietà

U chitosanu hè un solidu biancu amorfu, traslucidu è in scaglie, insolubile in acqua ma solubile in acidu, chì hè u pruduttu di deacetilazione di a chitina. In generale, u chitosanu pò esse chjamatu chitosanu quandu u gruppu N-acetilu in a chitina hè eliminatu di più di u 55%. A chitina hè u cumpunente principale di l'esoscheletri di l'animali è di l'insetti, è hè u secondu più grande cumpostu organicu naturale nantu à a terra dopu a cellulosa. Cum'è flocculante, u chitosanu hè naturale, micca tossicu è degradabile. Ci sò parechji gruppi idrossilici, gruppi aminichi è alcuni gruppi N-acetilaminici distribuiti nantu à a catena macromoleculare di u chitosanu, chì ponu furmà polielettroliti cationichi cù alta densità di carica in soluzioni acide, è ponu ancu furmà strutture in forma di rete per mezu di legami d'idrogenu o legami ionici. Ingabbianu e molecule, cumplessendu è eliminendu cusì parechji ioni di metalli pesanti tossichi è dannosi. U chitosanu è i so derivati ​​anu una larga gamma d'usi, micca solu in u tessile, a stampa è a tintura, a fabricazione di carta, a medicina, l'alimentariu, l'industria chimica, a biologia è l'agricultura è parechji altri campi anu parechji valori d'applicazione, ma ancu in u trattamentu di l'acqua, pò esse adupratu cum'è adsorbente, agenti di flocculazione, fungicidi, scambiatori di ioni, preparazioni di membrane, ecc. U chitosanu hè statu appruvatu da l'Agenzia di Prutezzione Ambientale di i Stati Uniti cum'è agente purificatore per l'acqua potabile per via di i so vantaghji unichi in l'applicazioni di furnimentu d'acqua è u trattamentu di l'acqua.

Applicazione diChitosanuin Trattamentu di l'Acqua

(1) Eliminate i solidi suspesi in u corpu d'acqua. In l'acqua naturale, diventa un sistema colloidale caricatu negativamente per via di l'esistenza di batteri argillosi, ecc. Cum'è un polimeru cationicu à catena longa, u chitosanu pò ghjucà a doppia funzione di neutralizazione elettrica è coagulazione è adsorbimentu è bridging, è hà un forte effettu di coagulazione nantu à e sostanze suspese. In paragone cù l'allume tradiziunale è a poliacrilamide cum'è flocculanti, u chitosanu hà un megliu effettu di chiarificazione. RAVID et al. anu studiatu l'effettu di u trattamentu di flocculazione di a distribuzione di l'acqua di caolinu unicu quandu u valore di pH di u chitosanu era 5-9, è anu trovu chì a flocculazione era assai influenzata da u valore di pH, è u valore di pH efficace di a rimozione di a turbidità era 7,0-7,5. 1 mg / L di flocculante, a velocità di rimozione di a turbidità supera u 90%, è i flocculi prudutti sò grossi è veloci, è u tempu tutale di sedimentazione di a flocculazione ùn supera micca 1 ora; ma quandu u valore di pH diminuisce o aumenta, l'efficienza di flocculazione diminuisce, ciò chì indica chì solu in un intervallu di pH assai strettu, u chitosanu pò furmà una bona polimerizazione cù particelle di caolinu. Certi studii anu trovu chì quandu a sospensione di bentonite flocculata hè trattata cù chitosanu, l'intervallu di valori di pH adattatu hè largu. Dunque, quandu l'acqua torbida cuntene particelle simili à u caolinu, hè necessariu aghjunghje una quantità adatta di bentonite cum'è coagulante per migliurà a polimerizazione dichitosanunantu à e particelle. Più tardi, RAVID et al. anu scupertu chì

S'ellu ci hè humus in a suspensione di caolinu o di diossidu di titaniu, hè faciule di flocculallu è precipitallu cù u chitosanu, perchè l'humus caricatu negativamente hè attaccatu à a superficia di e particelle, è l'humus facilita l'aghjustamentu di u valore di pH. U chitosanu hà sempre mostratu proprietà di flocculazione superiori per i corpi d'acqua naturali cù diverse turbidità è alcalinità.

(2) Eliminate l'alghe è i batteri da u corpu d'acqua. In l'ultimi anni, alcune persone à l'esteru anu cuminciatu à studià l'adsorbimentu è a flocculazione di u chitosanu nantu à i sistemi colloidali biologichi cum'è l'alghe è i batteri. U chitosanu hà un effettu di eliminazione nantu à l'alghe d'acqua dolce, vale à dì Spirulina, alghe Oscillator, Chlorella è alghe blu-verdi. Studi anu dimustratu chì per l'alghe d'acqua dolce, a eliminazione hè megliu à un pH di 7; per l'alghe marine, u pH hè più bassu. A dosa adatta di chitosanu dipende da a cuncentrazione di alghe in u corpu d'acqua. Più alta hè a cuncentrazione di alghe, più dosa di chitosanu deve esse aghjunta, è l'aumentu di a dosa di chitosanu tende à causà flocculazione è precipitazione più veloce. A turbidità pò misurà a eliminazione di l'alghe. Quandu u valore di pH hè 7, 5mg/Lchitosanupò caccià u 90% di a turbidità in l'acqua, è più alta hè a cuncentrazione d'alghe, più grosse sò e particelle di floc è megliu hè a prestazione di sedimentazione.

L'esame microscopicu hà dimustratu chì l'alghe chì sò state eliminate per flocculazione è sedimentazione eranu solu aggregate è aderenti inseme, è eranu sempre in un statu intattu è attivu. Siccomu u chitosanu ùn provoca micca effetti negativi nantu à e spezie in l'acqua, l'acqua trattata pò ancu esse aduprata per l'acquacoltura d'acqua dolce, à u cuntrariu di altri flocculanti sintetici per u trattamentu di l'acqua. U mecanismu di rimuzione di u chitosanu nantu à i batteri hè relativamente cumplicatu. Studiendu a flocculazione di Escherichia coli cù u chitosanu, si trova chì u mecanismu di ponte squilibratu hè u mecanismu principale di u sistema di flocculazione, è u chitosanu produce legami à idrogenu nantu à i detriti cellulari. Un altru studiu hà dimustratu chì l'efficienza di a flocculazione di u chitosanu di E. coli dipende micca solu da a caricabilità di u dielettricu, ma ancu da a so dimensione idraulica.

(3) Eliminate l'aluminiu residuale è purificate l'acqua potabile. I sali d'aluminiu è i flocculanti di polialuminiu sò largamente usati in i prucessi di trattamentu di l'acqua di rubinettu, ma l'usu di flocculanti di sali d'aluminiu pò purtà à un aumentu di u cuntenutu d'aluminiu in l'acqua potabile. L'aluminiu residuale in l'acqua potabile hè un periculu seriu per a salute umana. Ancu s'è u chitosanu hà ancu u prublema di i residui d'acqua, perchè hè un aminopolisaccaride alcalinu naturale micca tossicu, u residu ùn causerà micca danni à u corpu umanu, è pò esse eliminatu in u prucessu di trattamentu successivu. Inoltre, l'usu cumminatu di chitosanu è flocculanti inorganici cum'è u cloruru di polialuminiu pò riduce u cuntenutu d'aluminiu residuale. Dunque, in u trattamentu di l'acqua potabile, u chitosanu hà i vantaghji chì altri flocculanti polimeri organici sintetici ùn ponu micca rimpiazzà.

Applicazione di Chitosan in u Trattamentu di l'Acque Residue

(1) Eliminate l'ioni metallichi. A catena moleculare dichitosanuè i so derivati ​​cuntenenu un gran numeru di gruppi aminichi è gruppi idrossili, dunque hà un effettu chelante nantu à parechji ioni metallichi, è pò adsorbe o catturà efficacemente l'ioni di metalli pesanti in a suluzione. Catherine A. Eiden è altri studii anu dimustratu chì a capacità di adsorbimentu di u chitosanu à Pb2+ è Cr3+ (in unità di chitosanu) righjunghje 0,2 mmol/g è 0,25 mmol/g, rispettivamente, è hà una forte capacità di adsorbimentu. Zhang Ting'an et al. anu utilizatu u chitosanu deacetilatu per rimuovere u rame per flocculazione. I risultati anu dimustratu chì quandu u valore di pH era 8,0 è a cuncentrazione di massa di ioni di rame in u campione d'acqua era inferiore à 100 mg/L, u tassu di rimozione di u rame era superiore à 99%; A cuncentrazione di massa hè 400 mg/L, è a cuncentrazione di massa di ioni di rame in u liquidu residuale rispetta sempre u standard naziunale di scaricu di l'acqua residuale. Un altru esperimentu hà dimustratu chì quandu u pH = 5,0 è u tempu d'adsorbimentu era di 2 ore, a velocità di rimuzione di u chitosanu à Ni2+ in u liquidu di scarto di nichelatura chimica d'adsorbimentu puderia ghjunghje à u 72,25%.

(2) Trattate l'acqua di scaricu cù un altu cuntenutu di proteine ​​cum'è l'acqua di scaricu alimentaria. Durante a trasfurmazione di l'alimentu, l'acqua di scaricu chì cuntene una grande quantità di solidi suspesi hè scaricata. A molecule di chitosanu cuntene un gruppu amide, un gruppu amino è un gruppu idrossile. Cù a protonazione di u gruppu amino, si vede u rolu di u polielettrolitu cationicu, chì ùn solu hà un effettu chelante nantu à i metalli pesanti, ma pò ancu flocculà è adsorbe efficacemente e particelle fini caricate negativamente in acqua. A chitina è u chitosanu ponu furmà cumplessu per via di ligami d'idrogenu cù proteine, aminoacidi, acidi grassi, ecc. Fang Zhimin et al. anu utilizatuchitosanu, sulfatu d'aluminiu, sulfatu ferricu è ftalamide di polipropilene cum'è flocculanti per recuperà e proteine ​​da l'acqua di scaricu di trasfurmazione di i frutti di mare. Si pò ottene un altu tassu di recuperu di proteine ​​è una trasmittanza luminosa di l'effluenti. Siccomu u chitosanu stessu ùn hè micca tossicu è ùn hà micca inquinamentu secundariu, pò esse adupratu per riciclà sustanzi utili cum'è proteine ​​è amidu in l'acqua di scaricu di l'impianti di trasfurmazione alimentaria per a trasfurmazione è u riutilizazione, cum'è l'aghjuntu à l'alimentazione cum'è alimentazione per l'animali.

(3) Trattamentu di l'acqua di scaricu di stampa è tintura. L'acqua di scaricu di stampa è tintura si riferisce à l'acqua di scaricu scaricata da u cuttone, a lana, e fibre chimiche è altri prudutti tessili in u prucessu di pretrattamentu, tintura, stampa è finitura. Di solitu cuntene sali, tensioattivi organici è coloranti, ecc., cù cumpunenti cumplessi, grande croma è COD altu. , è si sviluppa in a direzzione di l'antiossidazione è di l'antibiodegradazione, chì hè estremamente dannusu per a salute umana è l'ambiente. U chitosanu cuntene gruppi amminici è gruppi idrossilici, è hà un forte effettu di adsorbimentu nantu à i coloranti, cumprese: adsorbimentu fisicu, adsorbimentu chimicu è adsorbimentu di scambiu ionicu, principalmente per via di legami d'idrogenu, attrazione elettrostatica, scambiu ionicu, forza di van der Waals, interazione idrofobica, ecc. À u listessu tempu, a struttura moleculare di u chitosanu cuntene un gran numeru di gruppi amminici primari, chì formanu un eccellente agente chelante polimericu per via di legami di coordinazione, chì pò agglutinà i coloranti in l'acqua di scaricu, è ùn hè micca tossicu è ùn produce micca inquinamentu secundariu.

(4) Applicazione in a disidratazione di i fanghi. Attualmente, a grande maggioranza di l'impianti di trattamentu di l'acque reflue urbane utilizanu poliacrilamide cationica per trattà i fanghi. A pratica hà dimustratu chì questu agente hà un bon effettu di flocculazione è hè faciule da disidratà i fanghi, ma i so residui, in particulare u monomeru di acrilamide, hè un forte cancerogenu. Dunque, hè un travagliu assai significativu di circà a so sustituzione. U chitosanu hè un bon cundiziunatore di fanghi, chì aiuta à furmà micelle di batteri di fanghi attivati, chì ponu agglomerà materia sospesa carica negativamente è materia urganica in a suluzione, è migliurà l'efficienza di trattamentu di u prucessu di fanghi attivati. Studi anu dimustratu chì u flocculante cumpostu di cloruru di polialuminiu / chitosanu ùn hà micca solu un effettu evidente in u cundiziunamentu di i fanghi, ma ancu paragunatu cù l'usu di un unicu PAC o chitosanu, a resistenza specifica di i fanghi righjunghji prima un puntu bassu, è a velocità di filtrazione hè più alta. Hè veloce è hè un megliu cundiziunatore; Inoltre, trè tipi di carbossimetilchitosanu (N-carbossimetilchitosanu, N, O-carbossimetilchitosanu è O-carbossimetilchitosanu) sò aduprati cum'è U flocculante hè statu testatu nantu à a prestazione di disidratazione di i fanghi, è hè statu trovu chì i fiocchi furmati eranu forti è micca faciuli da rompe, ciò chì indica chì l'effettu di u flocculante nantu à a disidratazione di i fanghi era significativamente megliu cà quellu di i flocculanti ordinarii.

Chitosanuè i so derivati ​​sò ricchi di risorse, naturali, micca tossichi, degradabili, è anu diverse proprietà à u listessu tempu. Sò agenti di trattamentu di l'acqua verde. A so materia prima, a chitina, hè u secondu cumpostu organicu naturale più grande di a terra. Dunque, in l'ultimi anni, u sviluppu di u chitosanu in u trattamentu di l'acqua hà un impulsu di crescita evidente. Cum'è un polimeru naturale chì trasforma i rifiuti in tesoru, u chitosanu hè statu inizialmente applicatu in parechji campi, ma e prestazioni è l'applicazione di i prudutti domestichi anu sempre una certa lacuna paragunata à altri paesi avanzati. Cù l'approfondimentu di a ricerca nantu à u chitosanu è i so derivati, in particulare u chitosanu mudificatu cù eccellenti proprietà di sintesi, hà sempre più valore d'applicazione. L'esplorazione di a tecnulugia d'applicazione di u chitosanu in u trattamentu di l'acqua è u sviluppu di prudutti rispettosi di l'ambiente di derivati ​​​​di chitosanu cù una gamma d'applicazione più larga avarà un valore di mercatu è prospettive d'applicazione assai larghi.

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