染料废水脱色处理的研究

Posted 2023-01-12 用量

篇首语：时人不识凌云木，直待凌云始道高。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了染料废水脱色处理的研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

﹕以物化處理工藝中的混凝法來處理印染廢水，即用高效脫色劑与聚合氯化鋁(PAC)和助凝劑聚丙烯胺(PAM)混凝來處理，從而考察了PAC的用量、廢水的酸鹼度和脫色劑的加入量對廢水脫色效果的影響，從而得出最佳實驗條件。結果表明﹕在500mL廢水中，當廢水酸鹼度在7﹒5-8﹒5之間，PAC的用量在1﹒0-1﹒75mL之間，高效脫色劑的用量在1﹒0-1﹒5mL之間時，廢水脫色效果最好。
關鍵詞﹕印染廢水﹔混凝法﹔脫色
目前，世界染料年產量約為800×103-900×103t，我
國年產量已經達到15×103t，位居世界前列。這其中大約有10%-15%的染料會直接隨廢水排入環境中，產生大量的印染廢水，在我國這种污染現象十分嚴重。印染廢水是指棉、毛、化纖等紡織產品在預處理、染色、印花和整理過程中所排放的廢水。印染廢水成分复雜，主要是以芳烴和雜環化合物為母体，并帶有顯色基團(如-N=N-、-N=O)及极性基團(如-SO3Na、-OH、-NH2)。這些有机物分子具有濃度高，難降解物質多，色度高、毒性大和水質變化大等特點，屬于難降解廢水，傳統的處理方法不理想。因此，如何使印染廢水脫色是處理印染廢水過程中的重要問題，研究最佳的脫色方法也成為印染廢水處理的重要課題。國內處理染料廢水普遍以生物法為主，同時輔以化學法，但脫色及COD去除效果差，出水難以穩定達到國家規定的排放標准。所以我們目前是采用物化法脫色，有關印染廢水的物化法脫色研究，國內外已嘗試過多种方法，包括离子交換、臭氧氧化、吸附法、膜分离法、電解法和混凝法等。本研究就是以混凝法來脫色﹕將高效
脫色劑与聚合氯化鋁(PAC)和助凝劑聚丙烯胺(PAM)配合使用，處理印染廢水，通過試驗尋求出染料廢水處理的最佳條件。為此，進一步研究了脫色劑的加入量、PAC的投加量、pH值等因素對脫色效果的影響。
1試驗
1﹒l試劑与儀器
試劑﹕10%(m/v)聚合氯化鋁(PAC)水溶液﹔0﹒05%
(m/v)聚丙烯胺(PAM)水溶液﹔高效脫色劑原液(海宁市黃山化工有限公司生產的無色透明液体、陽离子型)﹔硫酸溶液﹔氫氧化鈉溶液儀器﹕722型光柵分光光度計﹔pHS-2酸度計等常規儀器。
1﹒2廢水的來源
廢水取自浙江省桐鄉市某印染厂排污口，該厂主要進行亞麻布匹的印染生產。
1﹒3廢水處理工藝及說明
將混合均勻的廢水調pH值至7﹒5-8﹒5，加入适量的脫色劑攪拌數分鐘后再加入絮凝劑聚合氯化鋁(PAC)和助凝劑聚丙烯胺(PAM)，進入气浮設備進行固液分离，上清液達標排放。如圖1。

1﹒4分析方法及計算
(1)分別將500mL印染廢水置于燒杯中，調pH值至最佳狀態，勻速攪拌，加入一定量的脫色劑攪拌1min后，加入一定量的PAC，攪拌后加入适量助凝劑PAM，再攪拌，靜置分層。取上層清液分兩份，其中一份以蒸餾水作為參比，用稀釋倍數法測定其色度，并于最大波長處測定處理后溶液的吸光度值，然后計算脫色率R(%)﹔另一份測定化學需氧量(COD)，求出處理后溶液的COD值。
(2)脫色率(R%)采用吸光度測定﹕
R%=[(A0-A)/A0]×100%
式中﹕A0為處理前溶液初始的吸光度﹔A為處理后溶液的吸光度。
(3)化學需氧量(COD)采用重鉻酸鉀法測定﹕
COD去除率(%)=[(COD0-COD)/COD0]×100%
式中﹕COD0為原液的COD﹔COD為處理后樣品的COD。
2結果与討論
2﹒1藥劑加入順序對脫色效果的影響
取三等份同一廢水，在第一份中先加入脫色劑再加入PAC，在第二份中先加入PAC再加入脫色劑，在第三份中同時加入PAC和脫色劑，考察這三份廢水脫色情況，結果如表1所示。

由表1可知，藥劑的加入順序對脫色效果有著重要的影響。在同一條件下，向廢水中先加入脫色劑再加入PAC的脫色效果明顯大于后兩种情況。
2﹒2脫色劑用量對脫色效果的影響
取10份500mL水樣，分別加入高效脫色劑原液0﹒25mL、0﹒5mL、0﹒75mL、1﹒0mL、1﹒25mL、1﹒5mL、1﹒75mL、2﹒0mL、2﹒25mL、2﹒5mL，結果如圖2所示。

由圖2可以看出﹕脫色劑用量是影響印染廢水脫色的重要參數之一。當加藥量從0﹒25mL增加到1﹒5mL的時候，此時的脫色率一直提高很明顯﹕脫色劑用量越大，印染廢水的脫色率越高，這是因為高效脫色劑作為有机聚合電解質在水体中電性中和。但再增加脫色劑的用量，脫色率出現了顯著下降的趨勢，說明此時的加藥量已經過量了，這是由于染料膠体微粒過多的吸附廢水中帶負電的膠体，反而使粒子帶正電荷而再次使水中膠体物質趨穩，阻礙絮凝過程的進行，藥劑失去了正常的混凝絮集的能力，造成脫色率的降低。
2﹒3PAC用量對脫色率的影響
取10份500mL水樣，分別加入一定量的高效脫色劑，邊攪拌邊依次在每個燒杯中加入10%PAC0﹒25mL、0﹒5mL、0﹒75mL、1﹒0mL、1﹒25mL、1﹒5mL、1﹒75mL、2﹒0mL、2﹒25mL、2﹒5mL，再加入一定量的PAM以促進懸浮物沉降，然后將配制的溶液靜置一段時間后，取上層清液測吸光度，計算脫色率。實驗結果如圖3所示。

由圖3可知，隨著加藥量(0﹒25～2﹒5mL)的增加，印染廢水的脫色效率不斷增加。當加藥量在0﹒25～1﹒75mL之間增加的時候，印染廢水脫色率隨著PAC用量的增加而提高顯著。當PAC加量在從1﹒75mL增大到2﹒5mL的時候，脫色率變化幅度不大，趨于穩定狀態，說明當加藥量為1﹒75mL時已經足夠了，再繼續增加聚合氯化鋁的藥量只會提高處理成本造成浪費，而對脫色效果的提高不是很明顯。
2﹒4廢水的pH值對脫色率的影響
取500mL水樣，加入一定量的高效脫色劑和聚合氯化鋁，用氫氧化鈉溶液或硫酸溶液調節廢水的pH為4～10，則pH值對印染廢水脫色的影響效果如圖4。

由圖4可知，pH值是影響印染廢水的脫色效果的一個重要因素。當pH<7時廢水形成的絮体較小，不利于沉降，廢水中膠体去除率低。這是因為在酸性廢水中，PAC加藥量要大，加藥量不夠，混凝提供的正電荷就少，中和膠体使之脫穩能力就會變差。當pH在7﹒5～8﹒5范圍內時，脫色絮凝效果明顯高于酸性范圍，產生這种現象主要原因是絮凝劑的型態分布和溶液的pH值密切相關﹕廢水能夠提供足夠的鹼度供混凝劑水解形成各种高電荷的、多羥基的水合陽离子化合物，它們不僅可以中和膠体表面所帶的負電荷，還可以起吸附架橋作用。當廢水的pH再升高的時候(即pH≧9時)，脫色效果降低，造成這种結果的原因可能是因為鹼度太高了使得鋁鹽更多的轉化為Al(OH)3膠体、[Al(OH)4]-、[Al(OH)5]2-等形態存在于溶液中，由于這些最終的水解產物帶有負電或不帶電，与膠粒表面不能起到電中和作用，且吸附架橋作用也減弱，因而混凝劑使膠粒脫穩的能力變差，混凝效果不好，從而脫色效果變差。
2﹒5廢水處理實驗
在不同時間段分別取3次500mL的污水進行試驗，而所取污水水質的色度在60-200倍之間，COD的濃度在200-800mg/L之間變化，將pH值調節在7﹒5-8﹒5之間，然后再進行一系列藥劑的增加，使得印染廢水脫色率達到92%以上，COD的去除率也達到60%左右，結果如表2所示。

3結論
(1)脫色劑的加入量、PAC的投加量、pH值等因素都是影響印染廢水脫色的主要因素。在500mL印染廢水中，當廢水酸鹼度在7﹒5-8﹒5之間，聚合氯化鋁(PAC)的用量在1﹒0-1﹒75mL之間，高效脫色劑的用量在1﹒0-1﹒5mL之間時，廢水脫色效果最好。
(2)藥劑的加入順序、用量以及廢水的pH值等因素是影響印染廢水絮凝脫色的主要因素，而聚合氯化鋁對印染廢水的脫色絮凝效果較好，若將脫色劑与PAC配合使用，不僅可有效降低絮凝劑的用量，而且絮体形成速度与沉降速度大大加快，污泥量少，表現出良好的脫色絮凝效果。
(3)物化方法處理印染廢水使得廢水脫色效果良好而達標排放，但因此厂是生產亞麻產品，進水COD濃度不高﹕最多只達到800mg/L，因此使用物化方法雖然COD去除率不高，但仍可以使COD排放達到三級排放標准。若生產棉織產品，它的進水COD濃度至少要達到1000mg/L，此時物化處理的方法就不能使COD達標排放。若想將廢水COD排放達到國家一級標准且脫色效果要好，建議將物化和生化相結合，混凝技術作為生化的預處理，可以去除一部分COD、降低色度，同時也可以降低生化處理階段污染物的負荷。
參考文獻
1文湘華，王東海，錢易﹒內循環SBR處理含染料廢水的研究[J]﹒環境科學學報，2000，20﹕54-57﹒
2董麗麗﹒新生態MnO2吸附法處理陽离子染料廢水的研究[J]﹒工業用水与廢水處理，2002，33
(2)﹕28-30﹒
3AshlanI，AkmehmetBI﹒Degradationofcommericalreactivedyestuffsbyheterogenousandhomogenousadvancedoxidationprocess﹕acomparativestudy[J]﹒DyesandPigments，1999，43﹕95-108﹒
4環境污染分析方法科研協作組﹒環境污染分析方法[M﹒北京﹕解放出版社，1987﹒
5余剛，楊志華，祝万鵬，等﹒染料廢水物理化學脫色技術現狀与進展[J]﹒環境科學，1994，15
(4)﹕74-79﹒
6馮利，楊鴻霄﹒鋁鹽最佳凝聚形態及最佳pH范圍研究[J]﹒環境化學，1998，17
(2)﹕163-166﹒
7張敬東，徐金蘭，潘玲﹒生活污水混凝處理實驗研究[J]﹒環境科學与技術，2004，27
(1)﹕31﹒