稀土复合混凝剂的制备及其在制革废水中的应用

Posted 2023-01-13 混凝

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在制革废水处理中，混凝法作为组合处理工艺的一个单元，应用比较普遍。由于制革废水水质复杂，单独用生化处理作为二级处理，很难达到出水排放标准，结合混凝法可提高COD去除率，出水色度也明显下降，因此研制高效混凝剂是当前的一个热点。本文开发我国稀土资源用于混凝剂，首先合成了稀土复合型混凝剂系列产品，其混凝效果优于聚铝。用量比PAC降低50%，同时COD、色度去除率明显提高。
1 试验部分
1.1 材料、仪器PAC(市售，Al2O3的质量分数为28%，盐基度为65%)，PACRES(自制，Al2O3的质量分数为27%，盐基度为61%)，AlCl3.6H2O(C.P.)。氯化混合稀土，硝酸混合稀土，氧化混合稀土，硫酸(C.P.)，单色染料废水(活性染料、直接染料、酸性染料、希力毛用染料)，623型电子定时变速搅拌机，751G分光光度计。
1.2 分析方法COD项目测试用重铬酸钾法，色度用稀释倍数法。
1.3 试验内容
1.3.1 PACRES混凝剂制备方法将AlCl3.6H2O配成稀溶液，慢慢加入氢氧化钠稀溶液至pH为3.8～4.0，再滴加稀土化合物水溶液，静置熟化。
1.3.2 PACRES混凝剂合成工艺条件的确定稀土化合物的确定：分别采用氯化稀土、硝酸稀土、硫酸稀土(通过氧化稀土与硫酸反应制得)，制成含不同阴离子的稀土聚合氯化铝，再对活性黄M-7G溶液进行混凝脱色，测定混凝效果，比较色度去除率，优选出最佳稀土化合物。见表1。

稀土用量的确定：调整稀土元素在聚合氯化铝混凝剂中所占的质量分数，制成一系列稀土复合混凝剂，再进行混凝效果测定，筛选出最佳用量浓度。
1.3.3 混凝脱色试验方法用500mL烧杯取制革染色废水400mL，加混凝剂溶液，开启混凝搅拌机快速搅拌(300r/min)1min，然后慢速搅拌(100r/min)10min，静置沉降30min，取上清液，测水样吸光度及CODcr，计算脱色率。
2 结果与讨论
2.1 影响混凝剂制备的主要因素引入的稀土化合物阴离子对混凝剂性能的影响，由表1看出：添加稀土化合物，当其阴离子为C1-、SO42-、NO3-时，对PAC的混凝作用均有明显提高，其中在PAC中引入硫酸稀土化合物的混凝效果最显著。由表2看出稀土的加入对混凝剂性能的影响：稀土加入提高混凝效果，但其引入的质量与铝离子的质量比有一定范围，引入量太大，会产生沉淀，析出碱式多价酸盐，降低或失去混凝效果，引入量控制在Al2O3的含量的1.5%～8%。
2.2 影响混凝效果的因素影响混凝效果的因素主要有动力搅拌、pH值、投加量等。通过快速搅拌和慢速搅拌的力学作用，使胶体物质在混凝过程中实现脱稳絮凝，充分发挥混凝剂的架桥作用；废水的混凝pH值是影响混凝效果的最重要因素之一，混凝时废水的pH值偏低或偏高，会导致胶体物质处于稳定状态，不易出现矾花，降低混凝效果，只有在适宜pH值下，才会产生较好的混凝效果。混凝剂的适宜pH值范围越广泛，混凝剂的混凝性能越好；在混凝剂的适宜pH值范围内，混凝剂的投加量越小，其性能越好且处理废水的成本越低。
2.3 新型PACRES混凝剂的性能在制革废水中使用的新型PACRES混凝剂，适宜pH值范围为4～9，经试验确定其混凝最佳pH值为4.5～6.0，见图1。由表3看出：PACRES混凝剂出现矾花快，大而紧实，对单一染料废水，混凝投加量均比PAC降低一半以上，色度去除率有所提高，相应提高了生化处理的可生化性，降低处理成本并提高了处理效果。PACRES用量比PAC降低50%，色度去除率提高30%以上。使用的稀土原料为轻稀土，无放射性污染，因此，新型PACRES混凝剂安全可靠。
3 结论
(1)将少量稀土化合物加入PAC中，明显提高混凝效果，硫酸稀土化合物效果最显著，引入量控制在Al2O3的含量的1.5%～8%。
(2)新型PACRES混凝剂用于染料废液的沉降，矾花出现快，大而紧实，对制革废水混凝投加量比PAC降低一半以上，色度去除率有明显提高，降低处理成本并提高了处理效果。