硼泥改性淀粉絮凝剂处理印染废水的实验研究

Posted 2023-01-13 用量

篇首语：知之者不如好之者，好之者不如乐之者。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了硼泥改性淀粉絮凝剂处理印染废水的实验研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

大连金舟纺织集团主要从事纯棉、涤棉、涤纶长丝纺织物的染色、印花生产，厂内污水主要来自于生产过程中的退浆、煮炼、漂白、上光、染色、印花等过程，它的显著特点是有色、组成多变、COD值高、含碱量大，而且其水量和水质经常因加工品种、加工内容、加工工艺的不同而有差异，并随时间和季节的变化而变化，极难处理。硼泥是工业上利用硼镁(铁)矿生产硼砂后排出的废渣，每生产1吨硼砂约排出4～5吨硼泥[1，2]。目前我国硼砂生产厂较多，辽宁省更有“硼省"之称，每年有大量硼泥排出并堆积野外，侵占土地，污染环境[3～5]。因此，分析研究硼泥的性质，开发应用这种二次资源，对提高经济效益，减少环境污染，促进废弃资源的再利用都有重要意义。改性淀粉絮凝剂以可再生资源淀粉为原料，通过化学修饰而制备，可生物降解，对环境无污染，是新型环保型絮凝剂。本研究以硼泥为基本原料，添加聚合氯化铝，经高温酸化，制备了新型水处理剂，与自制的改性淀粉絮凝剂一起复合使用，处理金舟印染集团废水，效果较理想。初步做到了将硼泥变废为宝、二次利用，同时增加了淀粉的附加值，为东北地区广大农民的增收开辟了一条新的途径。
1 实验部分
1.1 废水水质印染废水由大连金舟纺织集团提供，其水质指标为：pH11.7，223nm处的吸光度为12.8，COD910mg/L，浊度59NTU。
1.2 原料和试剂硼泥(自制)；淀粉改性絮凝剂(自制)；淀粉，聚合氯化铝，工业级；硝酸铈铵、丙烯酰胺、重铬酸钾、硫酸银、硫酸亚铁铵、邻菲罗啉、盐酸、硫酸、氢氧化钠等化学试剂，均为分析纯。
1.3 仪　器UV 2201型紫外可见分光光度计(日本岛津)，WMX型微波密封消解CODcr速测仪(汕头市环海工程总公司)，SGZ 1A数显浊度仪(上海悦丰仪器仪表有限公司)，ZD 2型自动电位滴定计(上海雷磁仪器厂)。取定量的硼泥废渣、聚合氯化铝和去离子水加入到250mL烧瓶中，剧烈搅拌，加入硫酸，升温至90℃，反应3h后过滤，滤去不溶物，得到质量浓度为5%的硼泥溶液，经检测B2O30.7%，SiO20.57%，Fe2O30.38%，Al2O30.15%，MgO1.1%(均为质量比)。
1.4 淀粉改性絮凝剂的制备取定量的淀粉、丙烯酰胺、去离子水于250mL三口烧瓶中，通氮搅拌30min，加入占淀粉与丙烯酰胺总质量5×10-4的硝酸铈铵，40℃下反应4h后出料，制得淀粉改性絮凝剂。
1.5 絮凝实验取100mL印染废水加入到250mL的烧杯中，加入10%(质量分数，下同)的盐酸或10%(质量分数，下同)氢氧化钠溶液，调整废水的pH，加入50～500mg/L的硼泥，固定搅拌速度，搅拌60～120s后，加入2～4mg/L的改性淀粉絮凝剂，搅拌60s，静置3min取上清液进行检测。实验中考察了不同硼泥用量、不同改性淀粉絮凝剂用量、不同废水pH值，加入硼泥后的不同搅拌时间对印染废水223nm处吸光度的影响，用L9(34)正交实验并做了极差分析。影响因素水平表见表1。

1.6 分析方法pH的测定采用ZD 2型自动电位滴定计；浊度的测定采用SGZ 1A数显浊度仪；COD的测定采用WMX型微波密封消解CODcr速测仪；吸光度的测定采用UV 2201型紫外可见分光光度计，色度去除率用废水223nm处吸光度的变化率来表示，即：色度去除率=(A-B)/A×100%，其中A：原水的吸光度，B：处理后水的吸光度。
2 结果与讨论
2.1 正交实验结果处理
处理后水的吸光度值越小，即K值越小，说明处理效果越理想，由表2可知，处理金舟集团印染废水的最佳工艺条件为：硼泥用量200mg/L，改性淀粉絮凝剂用量3mg/L，pH12，加完硼泥后的搅拌时间为120s。根据正交实验原理，极差数值越大，对实验结果的影响越显著；极差数值越小，对实验结果的影响越不明显。由表2可知，本实验的影响因素排序为：硼泥用量>pH>改性淀粉絮凝剂用量>搅拌时间。由于本实验所用废水自身的pH为11.7，接近12，因此不必对原水pH进行调整；改性淀粉絮凝剂在絮凝过程中主要起助凝作用，3mg/L的用药量已经满足加速絮凝的作用，故选择3mg/L；搅拌时间是最次要因素，选择120s即可；本实验中硼泥用量是影响印染废水处理的最主要因素，因此需对其做专门讨论。
2.2 硼泥用量对印染废水处理效果的影响保持其他工艺条件不变，改变硼泥用量，讨论硼泥用量与COD、吸光度的关系，见图1。硼泥用量与浊度、pH的关系见图2。

从图1可以看出，硼泥加药量在100～450mg/L的范围内，随硼泥用量的增加，吸光度基本成下降趋势，当硼泥加药量为450mg/L时，吸光度达到最小；而在100～500mg/L的加药范围内，COD几乎随硼泥用量的增加而增大，硼泥用量≤250mg/L时，COD≤121mg/L。由图2可知pH随硼泥用量的增大而减小；当硼泥用量<250mg/L时，浊度随硼泥用量的增加而下降，当硼泥用量>250mg/L时，浊度随硼泥用量的增加而略有增大。综合考虑，选择硼泥用量为250mg/L。本实验所使用的预处理的硼泥中含有多种有效成分，包括B2O3、SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO以及聚合氯化铝等，是一种强电解质的絮凝剂，能够有效的进行电中和及压缩双电层。各种金属氧化物可与B2O3、SiO2之间形成大的多核络合物，在碱性(本实验pH=11.7)废水体系中，络合态的Al、Fe等更可以强制水解成聚合羟络离子，增大了吸附和网捕功能，可与染料分子中的SO3H、OH、NH2形成氢键，增强了对染料分子的破坏和吸附作用，能够有效的处理印染废水，印染废水的吸光度随硼泥用量的增加而降低也证明了这点；化学耗氧量随硼泥用量增加而增大，可能是由于硼泥中成分复杂，含有还原物质；硼泥呈酸性，故随硼泥用量的增加，废水pH下降；浊度随硼泥用量的增加先急剧下降，而后又略有上升，这是因为开始加入的硼泥破坏了染料的稳定性，将其沉淀出来，使得废水体系的浊度急剧下降，但硼泥本身并不透明，当其用量过大反而影响体系的浊度。
3 结　论在硼泥用量为250mg/L、改性淀粉絮凝剂用量为3mg/L、废水pH为11.7、搅拌时间为120s的工艺条件下，金舟印染废水处理后的COD为160mg/L，COD去除率为82.4%；223nm处的吸光度为2.9768，色度去除率为76.7%；浊度为1.1NTU，浊度去除率为98.1%；pH为9.5。

硼泥 改性淀粉絮凝剂处理印染废水的实验研究

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