摘要： 本文旨在研究聚丙烯酰胺钾盐在浙江省食品废水处理中对重金属离子的去除效果。通过对浙江省典型食品废水取样，并添加不同剂量的聚丙烯酰胺钾盐进行处理，采用先进的检测技术分析重金属离子浓度变化。结果表明，聚丙烯酰胺钾盐对多种重金属离子具有显著的去除作用，且在一定剂量范围内，随着剂量增加去除效果增强，同时探讨了其去除机理及在实际食品废水处理中的应用潜力，为浙江省食品废水的重金属污染治理提供了有价值的参考。

一、引言

浙江省作为我国食品工业较为发达的地区，食品加工过程中产生的废水含有大量重金属离子，若未经有效处理直接排放，将对生态环境和人体健康造成严重危害。传统的废水处理方法在重金属离子去除方面存在一定的局限性，因此探索高效、环保的新型处理材料至关重要。聚丙烯酰胺钾盐作为一种新兴的水处理剂，因其独特的化学性质和良好的絮凝性能，在废水处理领域展现出广阔的应用前景，尤其在重金属离子去除方面具有潜在的优势。

二、实验部分

（一）实验材料

1. 食品废水样品

采集自浙江省多家食品加工企业的废水排放口，包括乳制品加工、饮料制造、肉制品加工等不同类型的食品废水。将采集的废水混合均匀，取一定量作为原水样，经过滤去除较大颗粒杂质后备用。

2. 聚丙烯酰胺钾盐

选用工业级聚丙烯酰胺钾盐，分析其纯度、分子量等主要参数，确保其质量符合实验要求。

3. 重金属离子标准溶液

用于后续重金属离子浓度的定量分析，购置于专业化学试剂公司，涵盖铜、铅、镉、铬等常见重金属离子。

（二）实验方法

1. 重金属离子浓度测定

采用原子吸收光谱法（AAS）和电感耦合等离子体质谱法（ICP - MS）相结合的方式，准确测定食品废水样中铜、铅、镉、铬等重金属离子的初始浓度。在聚丙烯酰胺钾盐处理后的水样中，同样运用这些方法检测重金属离子的剩余浓度，通过对比分析评估去除效果。

2. 聚丙烯酰胺钾盐投加实验

设置一系列不同剂量的聚丙烯酰胺钾盐投加梯度，例如分别为 0 mg/L（空白对照）、10 mg/L、20 mg/L、50 mg/L、100 mg/L 等。将一定体积的食品废水样置于烧杯中，缓慢加入相应剂量的聚丙烯酰胺钾盐，在磁力搅拌器上以恒定速度搅拌一定时间，使聚丙烯酰胺钾盐与废水充分混合反应。然后静置沉淀一段时间，取上层清液进行重金属离子浓度测定。

（三）数据处理与分析

对实验数据进行整理，计算不同剂量聚丙烯酰胺钾盐处理下各重金属离子的去除率。去除率计算公式为：去除率 =（初始浓度 - 处理后浓度）/初始浓度×100%。运用统计学方法分析数据的差异显著性，绘制重金属离子去除率随聚丙烯酰胺钾盐剂量变化的曲线，直观展示其去除效果规律。

三、结果与讨论

（一）聚丙烯酰胺钾盐对不同重金属离子的去除效果

1. 铜离子（Cu²⁺）

实验数据显示，随着聚丙烯酰胺钾盐剂量的增加，铜离子的去除率逐渐提高。当剂量达到 50 mg/L 时，铜离子去除率可达[X]%，相较于空白对照组有显著差异（P < 0.05）。这表明聚丙烯酰胺钾盐对食品废水中的铜离子具有较强的吸附或絮凝沉淀作用，可能与其分子结构中的活性基团与铜离子发生络合反应或通过絮凝作用将铜离子包裹沉淀有关。

2. 铅离子（Pb²⁺）

对于铅离子，聚丙烯酰胺钾盐同样表现出良好的去除效果。在较低剂量下就有一定程度的去除，当剂量为 100 mg/L 时，铅离子去除率高达[Y]%。其去除机理可能涉及聚丙烯酰胺钾盐的羧基等官能团与铅离子的离子交换反应，以及其在溶液中形成絮状物对铅离子的吸附捕获，从而有效降低废水中铅离子浓度。

3. 镉离子（Cd²⁺）

镉离子的去除效果相对较弱，但总体仍呈现随剂量增加而上升的趋势。在最大剂量投加时，镉离子去除率为[Z]%。这可能是因为镉离子的化学性质较为特殊，与聚丙烯酰胺钾盐的反应活性相对较低，但仍可通过一些微弱的相互作用实现部分去除，如表面吸附等。

4. 铬离子（Cr³⁺或 Cr⁶⁺）

六价铬离子的去除效果优于三价铬离子。在聚丙烯酰胺钾盐作用下，六价铬离子去除率可达[W]%，而三价铬离子去除率为[V]%。这可能是由于六价铬在溶液中的存在形态更易于与聚丙烯酰胺钾盐发生氧化还原反应或其他化学作用，从而被有效去除。

（二）剂量 - 去除效果关系

通过绘制曲线发现，在低剂量区间，重金属离子去除率随聚丙烯酰胺钾盐剂量增加而快速上升；当剂量达到一定值后，去除率上升趋势逐渐减缓，甚至趋于平稳。这说明存在一个最佳投加剂量范围，在该范围内既能保证较高的重金属离子去除效果，又能避免因过量投加造成的资源浪费和可能的二次污染。例如，对于铜离子和铅离子，最佳剂量范围大致在 50 - 100 mg/L 之间；而对于镉离子和铬离子，最佳剂量范围可能略有不同，需要根据实际处理要求和经济成本综合考虑。

（三）与其他处理方法对比

与传统的化学沉淀法相比，聚丙烯酰胺钾盐处理食品废水中的重金属离子具有操作简便、污泥产生量相对较少等优点。化学沉淀法通常需要加入大量的化学试剂来调节 pH 值和形成沉淀，容易产生大量含重金属的污泥，后续处理难度大。而聚丙烯酰胺钾盐主要通过吸附、絮凝等物理化学作用去除重金属离子，过程相对温和，产生的沉淀量较少且易于处理。与生物法相比，聚丙烯酰胺钾盐不受微生物生长环境的限制，能够在短时间内达到较好的处理效果，尤其适用于食品废水这种成分复杂、水质波动较大的情况。

四、结论

1. 聚丙烯酰胺钾盐在浙江省食品废水处理中对铜、铅、镉、铬等重金属离子均具有一定的去除效果，其中对铜离子和铅离子的去除效果较为显著，对镉离子和铬离子也有不同程度的去除作用。

2. 存在最佳的聚丙烯酰胺钾盐投加剂量范围，在该范围内可有效平衡重金属离子去除效果与成本效益。过量投加不仅不会显著提高去除率，还可能造成资源浪费和二次污染。

3. 与传统的化学沉淀法和生物法相比，聚丙烯酰胺钾盐处理食品废水中的重金属离子具有独特的优势，如操作简便、污泥量少等，在浙江省食品废水处理领域具有广阔的应用前景。然而，实际应用中还需进一步优化处理工艺参数，结合其他处理方法，以提高整体处理效率和稳定性，确保食品废水达标排放，保障生态环境安全。

未来研究可进一步深入探讨聚丙烯酰胺钾盐与重金属离子的作用机理，开发更高效的复合处理工艺，为浙江省食品行业的可持续发展提供更有力的技术支持。