PAC、PFS对洗毛废水絮凝效果及作用机理的比较

Posted 2023-01-13 絮凝

篇首语：三更灯火五更鸡，正是男儿读书时。黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了PAC、PFS对洗毛废水絮凝效果及作用机理的比较相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

目前.我国洗涤产品年生产量已超4×10(e6)t.其中主要原料LAS(直链烷基苯磺酸钠)为6.0×10(e5)t/a。工业清洗废水常含有高浓度表面活性剂，负载大量的污染物质，一直是环境T程中有待解决的重要课题之一，洗毛废水就是这类废水的典型代表。被表面活性剂高度乳化了的羊毛脂和其他杂质形成的胶体是废水中COD的主要来源.洗涤二、三槽的排放水污染尤其严重。虽然洗毛废水水质可能受原毛品质、洗涤工艺和操作条件的影响而有所变化.但根据文献调查.其水质范围为COD30000～90000mg/L.羊毛脂10000～30000mg/L.总固体5000～70000mg/L.LAS150～1000mg/L。现有的洗毛废水处理方法中，化学絮凝法是常见且有效的处理方法[3-6]。近年来的研究表明：无机高分子絮凝剂处理洗毛废水的絮凝效果较好㈩，但是单独使用无机絮凝剂常达不到预期的效果，适当配合有机高分子药剂.可使处理效果进一步提高。
笔者选用PAC/PAM、PFS/PAM两种复合絮凝剂分别进行了洗毛废水的絮凝实验研究，同时结合过程中的粒径变化和分项实验，考察了两种复合絮凝剂的絮凝效果和不同的絮凝机理.为处理该类废水的合理絮凝操作提供了理论指导
1实验部分
1.1分析方法和仪器
阴离子表面活性剂LAS浓度用亚甲蓝显色比色法测定；羊毛脂用CC1萃取比色法测定(SHI.MADZUPOC-100油分浓度仪)：TOC用总有机碳仪测定(SHIMADZUTOC500测定仪)；粒度用加速离心沉降一吸光度法测定(HORIBACAPA一700离心
激光式粒度分布自动分析仪)。恒温六联搅拌实验机；
DH测定仪；紫外分光光度仪(HITACHIU一2000)；
COD等其他化学项目按照标准方法进行测定。
1.2实验絮凝剂
将外购品PAC、PFS、PAM经105℃烘干3h，分
别配制成质量分数为15%的PAC溶液，质量分数为
15%的PFS溶液和质量分数为0.5%的PAM溶液，
以备絮凝实验使用。
1.3实验废水
选取某羊毛厂洗毛车间洗涤槽(二槽)的废水作为实验水样，水质：COD11470mg/L、LAS342.7mL。废水杂质的干密度约为1.23cm，Zeta电位为一4O—一50mV。原水外观呈灰白色，均匀无分层，也无自然沉淀物。原水的粒度分析结果表明，重量加权平均粒径为0.06m，粒径方差为14.96m。杂质的粒度主要在0.1m左右，属水包油型微乳状胶体溶液，其胶粒是由表面活性剂膜包裹羊毛脂及其他小粒径杂质形成。废水所含的表面活性剂是洗毛时加入的洗涤液。原洗涤液为微黄色黏稠液体，干物质质量分数为25%.其中LAS占60%。
1.4实验方法
实验水样为洗毛废水和洗涤原液稀释液(将洗涤原液稀释至LAS为12oom)两类。取待试水样800mL置于烧杯中.设定温度为2O℃，在190r/min搅拌下，加入无机絮凝剂，混合5min后停止搅拌。测定溶液pH。同时取水样2mL进行絮体的粒度分析。接着在150fmin搅拌下，用注射器缓慢滴加PAM溶液，直至有肉眼可见的絮体(约0.5mm)出现，记录PAM用量，然后再继续搅拌15min。水样静置2h后。取上清液进行吸光扫描。并对COD、LAS浓度等指标进行测定。
2结果与讨论
2.1分项检验实验
在絮凝实验前。为了把握洗毛废水絮凝过程的影响因素，进行了如下的分项实验：
(1)洗毛废水与稀酸反应。向400mL原水中逐滴滴人稀盐酸并搅拌均匀。当pH降至5.0以下时，发生了明显的絮凝。说明酸性是使洗毛废水絮凝的原因之一。
(2)洗涤液与稀酸反应。向上述洗涤稀释液中加入稀酸，pH降至2.0以下仍无变化。说明在酸性条件下洗涤稀释液不会发生絮凝。
(3)PAM与洗毛废水反应。将不同浓度的PAM依次加入到洗毛废水中并搅拌。未发生絮凝。说明单独使用PAM并不能导致洗毛废水絮凝。
(4)PAC与洗涤液反应。絮凝结果如表1所示。向洗涤稀释液中加入PAC并搅拌，形成了明亮的乳黄色可沉降的絮体，絮体与上清液问有明显的界线。由此可判断PAC能和表面活性剂结合，形成絮体。
(5)PFS与洗涤液反应。向洗涤稀释液中加入PFS并搅拌，不能产生絮体。说明PFS不能与表面活性剂形成絮体。
通过以上的实验结果分析认为PAC不仅能与洗毛废水中的乳化胶体发生絮凝，而且通过电中和能与游离的LAS(即未与废水中的羊毛脂和其他杂质结合的LAS)发生絮凝；而PFS却不能与游离的LAS发生作用。由于铝和铁的水解产物的复杂性，两者在絮凝机理方面的细微差别仍需要进一步研究。但作为针对废水的药物筛选问题，上述简单明快的分项实验在实践中是较易操作的方法之一。

2.2絮凝剂投药量对COD去除率、pH值的影响
PAC、PFS对洗毛废水的絮凝实验结果见图1和图2。其中PAC、PFS的最佳絮凝剂投加质量浓度分别为150omL、750mL。

从图1和图2可知，PAC、PFS的COD去除率均随剂量的增加而升高，但在最佳投加量附近存在转折。PAC在转折后仍能较缓慢的去除COD，但PFS则无变化。从2.1分项实验
(4)可知，PAC可与LAS直接结合，因此认为在最佳投加量之后，PAC仍可去除游离LAS，但PFS却不能去除游离的LAS。再考察pH的变化，PAC的加入只小幅度地改变水样的pH值，在最佳投加量附近仍然保持在中性左右；而PFS却导致了pH值的迅速下降。在最佳投加量时pH达4.55。从2.1分项实验
(1)可知，当pH降至5.0以下时，洗毛废水便可发生电中和凝聚，这可能是PFS絮凝作用的主要机理之一。从本研究结果可以看出.两种无机絮凝剂对游离状态的LAS絮凝能力不同，从而推知它们在处理洗毛废水时尽管呈现表观上的某些共同点，但微观机理可能存在着很大的差别。
2.3PAC、PFS剂量与生成一次性絮体的粒度分布比较
PAC、PFS剂量与生成一次性絮体的粒度分布比较见图3和图4。本研究中的一次性絮体即无机絮凝剂与废水胶粒结合形成的絮体在机械作用下是不解体的独立粒子。从分项实验2.1
(3)可知，PAM与洗毛废水不发生絮凝，所以一次性絮体的生成将决定最终去除效果.见图3。随着PAC质量浓度的增加，平均粒径趋近30m，同时粒径分布在逐渐缩小.即趋向均匀化.最终的粒径也未发生很大的变化，说明生成的絮体比较稳定。在PFS实验中，平均粒径与PFS的剂量在前半部呈直线关系，但在剂量较高的后半部，平均粒径有所缩小，粒径分布随之增大，说明发生了絮体的解体，结果见图4。由此也能看出PFS与PAC在洗毛废水的絮凝过程中作用是不相同的。

2.4PAC、PFS去除LAS的特点比较
PAC、PFS去除LAS的特点比较见图5和图6。

从图5可见.PAC可以使上清液的LAS质量浓度降至5.0mg/L以下。图6表明，PFS在最佳剂量点以后.LAS质量浓度仍然在50mg/L左右，几乎没有变动。结合分项实验2.1
(4)、2.1
(5)，推测质量浓度在50mg/L左右的LAS可能在原水中为游离的状态。考虑到原水中的LAS质量浓度为342.7mg/L，故推断乳化羊毛脂等杂质形成复合胶体的LAS质量浓度约为290mg/L，这部分LAS随废水胶粒的絮凝而一并被去除。本研究中的PFS最佳投药点可能是乳化态LAS去除点。
3结论
(1)废水胶体的电位为一4O—一50mV，PAC和PFS都是通过电中和作用与其结合，发挥絮凝作用。PAC不仅仅能和废水胶体结合，还能与游离状态的LAS结合：而PFS只能去除废水中的胶体，不能与游离状态的LAS发生作用，同时随着PFS投加量的增加还伴随着溶液pH的下降，这有助于絮凝的发生。
(2)两种无机絮凝剂导致废水胶体形成絮体过程在平均粒度和粒度分布上表现了明显的差别。PAC在最佳投量后，可以形成均匀的粒度分布(20～30Ixm)，这些一次性絮体将决定最终去除效果。而PFS过量后则表现出破坏絮体的趋势。从应用的角度，PAC对废水pH值的影响较小，可省去中和操作，而PFS可使废水pH降至4.55以下，需进一步的中和处理.综合考虑推荐PAC为该类废水的最佳无机絮凝剂