模擬地表水と実地地表水の処理におけるポリケイ酸を用いたデンプン系凝集剤を用いた強化凝集

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Chemosphere.2020 Jun;259:127464. S0045-6535(20)31658-1. doi: 10.1016/j.chemosphere.2020.127464.Epub 2020-06-20.

模擬地表水と実地地表水の処理におけるポリケイ酸を用いたデンプン系凝集剤を用いた強化凝集

An enhanced coagulation using a starch-based coagulant assisted by polysilicic acid in treating simulated and real surface water.

Yunong Tang
Xinyu Hu
Jun Cai
Zhonghua Xi
Hu Yang

PMID: 32593001 DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.127464.

抄録

本研究では、カチオン性デンプン系凝集剤(デンプン-3-クロロ-2-ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、St-CTA)と最適化されたポリケイ酸(PSA)を併用することにより、微小汚染濁水中の無機コロイド粒子及び有機汚染物質の発生源として用いられるカオリン懸濁液及びフミン酸(HA)水溶液を凝集させることで、環境に優しく、かつ簡便な強化凝集法を試みた。St-CTAとPSAを同時に投与することは、この強化された凝固プロセスにおいて、他の2つの分離された供給方法よりも効率的であり、より便利である。本研究では、上清の見かけの凝集性能,フロック特性,ゼータ電位に基づいて、相乗的な凝集プロセスとそのメカニズムを詳細に検討した。St-CTAは、カオリン粒子の電気二重層の圧縮とHAの静電吸着により効率的に電荷を中和し、PSAの効果的なネットワーキング効果により精製性能を向上させた。また、電荷密度の高いSt-CTAは、電荷中和効果の向上により、より優れた浄化性能を示した。さらに、模擬水に加えて、従来の凝集剤であるポリ塩化アルミニウムとの比較により、本プロセスの有効性を確認しました。このように、本研究は、マイクロ汚染された濁り水を効率的に浄化し、水の安全性をさらに向上させるための、シンプルで環境に優しい戦略を提供します。

In this work, a simple and environmentally-friendly enhanced coagulation, by using a cationic starch-based coagulant (starch-3-chloro-2-hydroxypropyl trimethyl ammonium chloride, St-CTA) coupled with an optimized polysilicic acid (PSA), has been tried to coagulate the kaolin suspensions and humic acid (HA) aqueous solutions, which are used as the simulated sources of inorganic colloidal particles and organic pollutant, respectively, in micro-polluted turbid surface water. Dosing of St-CTA and PSA at the same time is more efficient and more convenient than other two separated feeding methods in this enhanced coagulation process. The synergic coagulation process and mechanism were studied and discussed in detail based on the apparent coagulation performance, floc properties, and zeta potentials of supernatants. St-CTA caused an efficient charge neutralization, i.e. compression of electric double layer of kaolin particles and electrostatic adsorption of HA, followed by an effective netting-bridging effect of PSA, resulting in an improved purification performance. St-CTA with a higher charge density showed better purification performance due to enhanced charge neutralization effect. In addition to simulated water, the validation of this enhanced coagulation process was further confirmed by comparison with a conventional coagulant, polyaluminium chloride, in treating a real surface water. This work thus provides a simple and environmentally-friendly strategy to efficiently purify micro-polluted turbid surface water and further improve the water safety.