阳离子型脱色剂对几种染料废水处理效果的研究

Posted 2023-01-12 水处理

篇首语：一盏一直亮着的灯，你不会去注意，但是如果它一亮一灭，你就会注意到。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了阳离子型脱色剂对几种染料废水处理效果的研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

研究了阳离子型季铵盐脱色剂BWD-01对毛皮蓝MN-DR、尖板蓝TL-MV和毛皮红BBA三种不同类型染料废水的脱色及COD去除效果，并考察了染料废水pH以及脱色剂投加量对处理效果的影响。结果表明，BWD- 01是一种有效的脱色剂，处理三种染料废水脱色率最高达到98.5%，COD去除率可达到87.5%，并且处理效果受废水pH影响不大。
前言
近些年来随着化纤织物的发展，仿真丝的兴起和印染整理技术的进步，染料品种在日益增多的同时，功能上亦朝着抗光解、抗氧化、抗生物氧化的方向发展，人工合成染料种类越来越多，结构日趋复杂，性能日趋稳定，当前染料分子主要是以芳烃和杂环化合物为母体，并带有显色基团和极性基团，难以脱色降解，从而使染料废水处理难度加大。含水溶性染料，如活性染料、酸性染料等的废水很难使用目前成熟的废水处理工艺去除。因此，研究对这类染料有特效脱色功能的脱色剂是含染料废水处理的一个重要方向[1-3]。
现有的脱色剂对于活性染料、分散染料等脱色效果较好，但对于酸性染料等水溶性好的染料脱色效果欠佳。染料大多为阴离子型，对可溶性染料，阳离子型季铵盐作为脱色剂是较好的选择，且对其它染料废水的处理效果也较好。本文以阳离子型季铵盐类絮凝剂BWD-01为脱色剂，处理不同类型染料废水，考察了废水的脱色率以及COD去除率。配置模拟染料废水所用的染料包括：毛皮蓝MN-DR、毛尖蓝TL-MV、毛皮红BBA。
1 试验部分
1.1 药品及仪器
药品：BWD-01，江苏宜兴市蓝波化学品有限公司；重铬酸钾(分析纯，含量≥99.89% )，北京市化学试剂研究所；浓硫酸(分析纯，相对密度1.84)；硫酸亚铁铵(分析纯，含量≥99.5% )，天津市北方天医化学试剂厂；染料毛皮蓝MN-DR、毛尖蓝TL -MV、毛皮红BBA，北京泛博科技有限公司。
仪器： pHS-25型数字式pH计，上海日岛科学仪器有限公司； JJ-4型六联搅拌机，国华电器有限公司制造；LG(1000W)微波炉，LG电子天津电器有限公司； JJ500型精密电子天平，常熟双杰测试仪器厂；分析天平METTLER，AE240，北京赛多科斯仪器系统有限公司； 722N型可见分光光度计，上海精密科学仪器有限公司。其它试验常用仪器。
1.2 染料废水脱色试验
用自来水配制一定浓度的单一染料模拟废水。取一定量模拟废水，加入一定量稀释10倍后的絮凝脱色剂(下文试验中所用脱色剂均为稀释10倍后使用)，在六联搅拌机上快搅(200 r/min)1 min，慢搅(60 r/min)5 min，静置后取上层清液在722N 型分光光度计上测吸光度，根据GB11914-89规定测定CODCr。并计算脱色率和CODCr去除率。

2 结果与讨论
2.1 BWD-01对毛皮蓝MN-DR染料废水的处理
2.1.1 BWD-01的投加量对废水处理效果的影响
BWD-01稀释至10%用于试验，模拟水样浓度为1.0 g/L，测定吸光度的最大吸收波长为 416nm，结果如图1。

由图1可知，絮凝剂投加量为6.7mL/L时废水的脱色率达到最高(91.9% )，此时废水的COD去除率也达到最高(58.1% )，COD去除率的变化曲线规律与脱色率的变化曲线规律比较一致，都存在一个较佳的投加量范围。所不同的是，在达到最大值后，COD去除率却会随着BWD-01投加量的增多而下降。这是由于染料胶体微粒过多的吸附阳离子型絮凝剂而带正电荷，在水中胶体物质再次趋于稳定，阻碍絮凝过程的进行，造成脱色率和COD去除率的下降。此外，本试验使用的脱色絮凝剂本身是一种有机药剂，对水样的COD值有一定的贡献。虽然它能有效地去除色度，但过量的BWD-01会增加水样的COD值。综合考虑，絮凝剂最佳投加量在6～10 mL/L。

2.1.2 废水pH对处理效果的影响
固定BWD-01的投加量为6.7 mL/L，改变废水pH，考察处理效果，结果如图2所示。由图2可知，废水的pH为6时脱色率最高，达到97.7%，此时COD去除率为58.1%。pH对脱色率的影响不大，但对COD去除率有一定影响。脱色剂用量一定的情况下，COD去除率随废水pH的下降而增大，pH为4时，COD去除率达到67.0%。综合考虑处理效果，最佳pH范围在5～7。这主要是因为染料在不同酸度下形态略有差别，从而影响处理效果。
2.2 BWD-01对毛尖蓝TL-MV染料废水的处理
2.2.1 BWD-01的投加量对废水处理效果的影响 BWD-01稀释10倍(10% )用于试验，模拟水
样质量浓度为0.67 g/L，测定吸光度的最大吸收波长为430Nm，结果如图3。

由图3可知：絮凝剂投加量为5.7mL/L时废水的脱色率达到最高值91.1%，此时废水的COD去除率达到最高值87.5%，脱色率和COD去除率变化规律基本一致。由图3还可以看出脱色率和 COD去除率先增大，达到最佳处理效果后，曲线趋于平缓。这是由于BWD-01分子上有带正电荷的基团，投加量过大会使原来因电荷中和而失稳的染料胶体带上了正电荷，这时胶粒间会出现斥力和导致ξ电位增加。为此，染料胶体颗粒又重新稳定存在于水样中。另一方面，药剂投加量过大，相对而言染料胶粒数目较少，则高分子缩合物的伸展部分就粘不上第二个胶粒，时间一长就会被原胶粒吸附在高分子的其它部位上，这时絮凝脱色剂就失去了架桥功能，胶粒能处于稳定状态而出现了再稳现象。
2.2.2 废水pH对处理效果的影响
固定BWD-01的投加量为5.7 mL/L，改变废水的pH，考察废水处理效果，结果如图4所示。

由图4可知，pH对脱色率和COD去除率的影响都不大。废水pH在6～9范围内脱色率基本相同，COD去除率略有变化，但幅度不大。BWD-01 对于此类染料废水pH具有普遍适用性。这主要是因为絮凝剂的型态分布和染料的存在形式与溶液的pH值密切相关，脱色剂BWD-01受pH影响较小，染料毛尖蓝TL-MV性质稳定，不同酸度下形态变化不大。因此，脱色率和COD去除率受pH影响不大。
2.3 BWD-01对毛皮红BBA染料废水的处理
2.3.1 BWD-01的投加量对废水处理效果的影响 BWD-01稀释十倍(10% )用于试验，模拟水样浓度为1.0 g/L，测定吸光度的最大吸收波长为 414Nm，结果如图5。

由图5可见，脱色率随絮凝剂投加量增加而增大，投加量为23.3 mL/L时废水的脱色率达到最高值94.4%，此后脱色率曲线趋于平缓，略有下降趋势。COD去除率随絮凝剂投加量增加而先增大，投加量为10 mL/L时废水的COD去除率达到最高值 80.4%，而后明显下降。这是由于BWD-01分子上有带正电荷的基团，染料胶体微粒过多的吸附阳离子型絮凝剂而带正电荷，在水中胶体物质逐渐趋于稳定，阻碍絮凝过程的进行，造成脱色率不再提高，甚至下降。此外，本试验使用的脱色絮凝剂本身是一种有机药剂，过量的BWD-01不再发生絮凝作用，反而会增加水样的COD值，导致COD去除率明显下降。综合考虑处理效果，BWD-01的最佳投加量范围在8～15 mL/L。
2.3.2 废水pH对处理效果的影响
固定BWD-01的用量为10 mL/L，考察废水不同pH对处理效果的影响，结果如图6所示。

由图6可以看出，pH对脱色率影响较大，酸性条件下明显高于碱性条件，pH为6时脱色率最高达到98.5%。COD去除率受pH影响不大，在中性条件pH为7时达到最高80.0%。
最佳pH范围在6～7。产生这种现象的主要原因是，絮凝剂的型态分布和染料的存在形式与溶液的pH值密切相关。脱色剂BWD-01的性质受 pH影响不大，但染料毛皮红BBA为酸性染料，不同酸度条件下形态会略有不同，从而影响到脱色率和 COD去除率。
2.4 BWD-01对三种染料处理结果的比较
阳离子型季铵盐絮凝剂BWD-01对三种染料的脱色效果均较好，均可达到90%以上，在最佳条件下，对毛皮红BBA染料废水的脱色率达到98.5%。COD去除率相差较大，一般在60%左右，最佳条件下，BWD-01对尖板蓝TL-MV废水的COD 去除率达到87.5%。实际应用中，染料废水大多含有几种染料，需根据试验找到综合废水的最佳工艺条件。
3 结论
(1)BWD-01处理毛皮蓝MN-DR废水，适宜投加量为6～10 mL/L，pH为5～7。投加量为6.7 mL/L，废水pH为6时，脱色率最高达到97.7%，COD去除率最高为58.1%。
(2)BWD-01处理尖板蓝TL-MV废水，适宜投加量为4.5～6.5 mL/L。投加量为5.7 mL/L时的脱色率达到最高(91.1% )，同时COD去除率也达到最高(87.5% )。pH对脱色率及COD去除率影响不大。
(3)BWD-01处理毛皮红BBA废水，适宜投加量为8～15 mL/L。投加量为23.3 mL/L时的脱色率达到最高(94.4% )，投加量为10 mL/L时，COD 去除率达到最高(80.4% )。pH对脱色率影响较大，pH为6时脱色率最高(98.5% )。COD去除率受pH影响不大。最佳pH范围在6～7。