硼泥 改性淀粉絮凝剂处理印染废水的实验研究

安健环2023-02-12 01:38:02百科知识库

硼泥 改性淀粉絮凝剂处理印染废水的实验研究 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。

本文标签: 废水治理  

相关推荐

猜你喜欢

大家正在看