联合使用瓜尔胶及聚合氯化铝对染料废水脱色研究

发布日期:2015-01-07 15:48:18
聚合氯化铝,染料废水,脱色
染料工业是世界三大主要化学工业之一,据不完 全统计,目前世界合成染料年产量约为8Xl05~9Xl05t, 国内合成染料年产量己达1.5 XI 05t,位居世界前列[1】。染料脱色生产过程以及使用过程产生大量的染料废水,已成为重 要的污染源。大部分染料为人工合成的芳香烃化合 物,种类繁多,结构复杂,染料废水是被公认是最难治 理的主要有害废水之一[2]。在对染料废水的处理过程 中,解决脱色问题是一个很关键的环节。目前,工业上 对染料废水的脱色处理常用的是混凝沉降法,用于染 料废水处理的主要有无机和有机絮凝剂。无机絮凝剂聚合氯化铝投放量较多,可能造成第二次污染;合成有机絮凝剂 价格高,残留单体毒性大,不符合环保要求,其应用受 到限制。天然有机高分子絮凝剂因其原料来源丰富、 无毒、易降解的特性,己在水处理领域中显示了良好 的应用前景'但目前天然有机高分子絮凝剂还存在 性能不稳定,价格较高的问题,尚不能完全替代无机 和合成有机絮凝剂,所以把几种絮凝剂联合使用对于 处理染料废水就具有十分重要的实际意义。
瓜尔政Guar Gum,简称GRG),是从种植于印巴 次大陆的丑科植物-瓜豆(Cyamopis tetragonolobus)中 提取的一种植物胶。它的化学组成是聚半乳糖甘露 糖,由于瓜尔胶独特的分子结构及物理化学特性,使它 成为一种很有潜力的新型环保助剂。瓜尔胶目前主要 用在造纸、食品、石油钻井等行业,查阅资料,未见其 在染料废水处理方面的应用.
1实验部分
1.1实验材料和仪器设备 1.1.1主要原料和试剂
直接黑FF,还原红F3B、活性兰KNR:均为水溶性 染料。由广东H水金盛新威印染上海快3开奖结果提供,配制 成浓度为100mg/L的单一染料模拟废水待用;瓜尔 胶:工业品,由佛山科誉新材料上海快3开奖结果提供;聚合氯 化铝、重铬酸钾、硫酸亚铁铵、硫酸银、试亚铁灵指示剂 等均为分析纯。实际染料废水由佛山南方印染有限公 司提供。
0.2主要仪器
722型可见光分光光度计:上海精密科学仪器有 限公司;紫外-可见光光度仪:cintral0型,澳大利亚 GBC公司pH-3C型精密pm十:上海雷磁仪器厂;79-1 型磁力加热搅拌器:江苏省金坛市宏华仪器厂制造; QZ201散射式浊度仪:苏州市青安仪器上海快3开奖结果。
1.2实验方法
1.2.1聚合氯化铝处理染料废水实验
取50mL、100mg/L染料废水于100mL烧杯中,加 入不同量的聚合氯化铝,先快速搅拌2min,再慢速搅 拌2min,静止10h后取其上层清液测定吸光度,COD 和浊度。
将上述确定投加量的三种絮凝剂分别注入到 50mL的废水中,搅拌相同的时间后再静止不同的时 间,取上层清液测定脱色率,确定最佳沉降时间。
1.2.5 pH值对废水处理效果的影响实验
确定最佳沉降时间后,将上述絮凝剂注入到50mL 的染料废水中,用lmol/L NaOH或lmol/L HCL溶液调 pH值,在不同的pH值条件下,取上层清液测定脱色 率,确定最佳pH值。
1.3吸光度的测定方法
吸光度的测定用分光光度法:在1904100nm范围 内,经紫外-可见光光度仪测定后,分别确定了各种染 料的最佳测定波长,实验结果见表1。
表1染料废水的最佳测定波长
染料名称最佳测定波长(nm)
直接黑FF340
还原红F3B480
活性兰KNR600
用可见光光度仪分别在各染料的最佳测定波长 处扣除背景后测定废水样品吸光度平行测定3次,按 平均值计算脱色率。脱色率计算方法:
脱色率 %) =[ Ar 4 /A〇] XL00%
式中:為为处理前废水样品的吸光度;A为处理后 废水样品的吸光度。
1.4除浊率的计算方法
除浊率 %) =[ T『I) /T。] >400%
式中:T。为处理前废水的浊度;T为处理后废水的 浊度。
1.5 COD的测定
COD采用标准:&2&207法测定M。
2结果与讨论
2.1聚合氯化铝最佳投加量的确定
在不同聚合氯化铝投加浓度的情况下,测定聚合 氯化铝对三种染料废水的脱色效果,结果见表24。
表2不同聚合氯化铝投加浓度对直接黑FF染料水样的脱色效果
投加浓庚mg/L)60 80 100120140
脱色率%)80.40 91.07 92.3295.1093.20
表3不同聚合氯化铝投加浓度对还原红F3B染料 水样的脱色效果
投加浓庚mg/L)60 80 100120140
脱色率%)0.88 55.17 94.2594.1693.00
表4不同聚合氯化铝投加浓度对活性兰KNR染料 水样的脱色效果
投加浓度(mg/L)280320360400440
脱色率(%)84.7286.3088.1288.2087.10
由表24可知,所试三种水溶性染料的絮凝脱色效 果与絮凝剂的投加量密切相关,直接黑染料在120mg/L, 还原红染料在100mg/L,活性兰染料在400mg/L的聚合 氯化铝处理后,其脱色率出现峰值。减少或增加投加 量,处理效果都会变差。分析其原因如下:
印染废水主要以胶体或半溶解态存在。若投药量 不足,水中杂质得不到充分的逆反电荷脱稳,不能凝 聚成大颗粒而被絮凝;当投加量达到一定值后,絮凝 剂在水中有了一定的浓度,通过聚铝的水解产生的多 核羟基络合物絮体对水中颗粒或胶体污染物进行电 中和,压缩扩散层,降低跑位,破坏水化层,使颗粒脱 稳,再经过吸附架桥或粘附、卷扫、网捕而生成粗粒絮 状体与水分离;投加量太大,虽然增加了多核羟基络 合物,但架桥作用所必须的粒子表面吸附活性点少 了,架桥变得困难。同时,投加量过大,胶体表面会带 上相反的电荷,使脱稳的胶体又重新获得稳定。
2.2瓜尔胶最佳投加量的确定
不同瓜尔胶投加浓度的情况下,测定瓜尔胶对 三种染料废水的脱色效果,实验结果见表5]。
表5不同瓜尔胶投加浓度对直接黑FF染料水样的脱色效果
投加浓庚mg/L)12001600200024002800
脱色率%)37.8580.7991.0390.4988.95
表6不同瓜尔胶投加浓度对还原红F3B染料水样的脱色效果
投加浓度mg/L)12001600200024002800
脱色率%)42.7188.5994.9692.2292.20
表7不同瓜尔胶投加浓度对活性兰KNR染料水样的脱色效果
投加浓度mg/L)8001200160020002400
脱色率%)95.7296.7596.5296.3095.69
由表5 5可知,所试三种水溶性染料的絮凝脱色 效果与絮凝剂的投加量密切相关,直接黑染料在 2000mg/L,还原红染料在2000mg/L,活性兰染料在 1200mg/L的瓜尔胶处理后,其脱色率出现峰值。减少 或增加投加量,处理效果都会变差。分析其原因如下: 助剂瓜尔胶是直链大分子,链上的羟基可与某些 亲水胶体形成氢键,因此它是较好絮凝剂,在处理废 水时发挥了较好的桥联和卷扫作用。若投药量不足, 则不能形成大颗粒而被絮凝;若投药量太大,架桥作 用所必须的粒子表明活性点少了,架桥变得困难,同 时当投药量过大时,瓜尔胶产生胶体保护作用,使胶 体刚脱稳要在悬浮.导致吸光度降低.脱色率 实验结果还表明,PAC和瓜尔胶这两种 理直接黑和还原红染料时脱色率都达到90%
对于活性染料来说,PAC的脱色率在88%左1
胶的脱色率达到96%以上。由此可知,瓜尔胶对活性染 料废水的絮凝处理,投加量小,色度去除率高,明显优 于聚合氯化铝。
2.3瓜尔胶与聚合氯化铝联合使用最佳投加量确定
改变絮凝剂聚合氯化铝及助剂瓜尔胶的投加量, 其脱色率的变化见表840。
表8不同瓜尔胶和聚合氯化铝投加浓度对直接黑FF染料
水样的脱色效果
GRG mg/L)PAQ mg/L)
20406080100
80076.1884.2566.3878.8778.00
120073.2999.6275.0286.4680.69
160090.3094.8194.8180.0278.00
200095.1095.6886.2694.6289.43
40mg/L的PAC,2000mg/L的瓜尔胶处理还原红染料废 水;浓度为1200mg/L的瓜尔胶处理活性兰染料废水。 沉降时间分别取2h,4h,6h,8h, 10h时,测定脱色率,结
果见表11。
表11沉降时间对染料废水处理效果的影响
沉降时间(h)246810
直接黑染料(%)91.3599.6299.6299.6299.62
还原红染料(%)92.5796.8296.8396.8396.83
活性兰染料(%)92.9594.4696.7596.7596.75
由表11可知,最佳配方处理直接黑染料和还原红 染料时的最佳沉降时间为4h;瓜尔胶处理活性兰染料 时的最佳沉降时间为6h。 2.5 pH值对絮凝脱色效果的影响
按照上述配方,pH值取6^0时,处理直接黑染料 和还原红染料的沉降时间均为4h,活性兰为6h,测定 脱色率,结果见表12。 
表9不同瓜尔胶和聚合氯化铝投加浓度对还原红F3B染料 水样的脱色效果
20406080100
120091.4287.6289.1292.2287.53
160030.6891.1645.5358.2774.18
200080.1196.9179.4086.5679.22
240063.5793.1086.9182.1471.88
表12 pH值对染料废水处理效果的影响
沉降时间(h)246810
直接黑染料(%)91.3599.6299.6299.6299.62
还原红染料(%)92.5796.8296.8396.8396.83
话性兰染料(%)92.9594.4696.7596.7596.75
 
表10不同瓜尔胶和聚合氯化铝投加浓度对活性兰KNR染料 水样的脱色效果
120160200240280
80068.5763.8273.2466.1165.21
120080.2383.6979.2682.4273.79
160083.6178.1779.1870.8670.16
200089.2291.6990.9787.5785.99
由表8 4 0可知,所试三种水溶性染料的絮凝脱色 效果与絮凝剂的投加量密切相关,直接黑染料在 1200mg/L瓜尔胶、40mg/L聚合氯化铝处理后;还原红 在2000mg/L瓜尔胶、40mg/L聚合氯化铝处理后,其脱
色率出现峰值。而活性染料的脱色率却比单独使用瓜 尔胶时的低,所以对于活性兰来说联合使用的意义不 大。实验还表明,对于直接黑和还原红染料,瓜尔胶与 PAC复合比单独使用瓜尔胶和PAC的脱色效果要好, 达到了 95%以上。分析其原因如下:
瓜尔胶与PAC复合加强了正电性,通过静电吸引 和其长链吸附及架桥作用使得水中悬浮粒子凝聚成 较大的絮体沉降,从而达到去除悬浮物目的。另外,这 种吸附架桥作用可以改变絮体的结构,使细小分散的 絮体变得粗大而密实,有利于沉降。所以瓜尔胶与 PAC复合处理直接黑染料和还原红染料效果很好。
2.4沉降时间对絮凝脱色效果的影响
选取最好的配方对三种染料进行处理,测定沉降 时间对脱色效果的影响。浓度为40mg/L的PAC, 1200mg/L的瓜尔胶处理直接黑染料废水;浓度为
由表12可知,最佳配方处理直接黑染料和还原红 染料时的最佳pH值为8以后;瓜尔胶处理活性兰染料 时的最佳pH值为7^9。
可见,pH值对絮凝效果的影响也很大。主要是因 为pH值直接影响到废水中胶体颗粒界面味位。按照 胶体化学的基本理论,只有当废水的pH值达到某一数 值范围时,其味位才能导致胶体最终脱稳、聚沉。
2.6絮凝剂处理不同染料废水时对COD的去除率
为了探讨上述最好配方,最好的处理条件处理水 溶性染料废水过程中对COD的去除效果,分别测定了 各染料废水在处理前后COD值的变化,结果见表13。
表13絮凝处理染料废水COD去除效果(mg/L)
废水类型处理前
CODGRGPAC处理后
CODCOD去除率
(%)
直接黑染料5061200405090.12
还原红染料4902000404890.20
活性兰染料10521200010689.92
实验结果表明,瓜尔胶与聚合氯化铝联合使用对 直接黑染料和还原红染料的COD去除率很高,而瓜尔 胶对活性兰染料的COD去除率也很高,说明絮凝脱色 处理使废水中染色物质的含量明显降低。实验过程中
观察到絮凝沉淀物的颜色与各种染料原色基本相同, 说明絮凝过程并未破坏染料分子的结构,主要是通过 电荷中和及吸附架桥等机理达到脱色目的。
2.7絮凝剂处理不同染料废水时对浊度的3 为了探讨上述最好配方,最好的处理条 溶性染料废水过程中对浊度的去除效果,分
各染料废水在处理前后浊度的变化,结果见表14。
表14絮凝处理染料废水浊度去除效果
废水类型处理前浊度GRG PAC (mg/L) (mg/L)处理后浊度浊度去除率 (%)
直接黑染料136.21200404.097.10
还原红染料328.92000404.998.51
活性兰染料10211200011.298.90
实验结果表明,瓜尔胶联合使用聚合氯化铝对直 接黑染料和还原染料的浊度去除率很高,而瓜尔胶对 活性兰染料的浊度去除率也很高。
2.8絮凝剂处理实际染料废水的脱色效果
利用上述联合使用配方处理实际印花废水,其最 大吸收波长为380nm,结果见表15。
表15絮凝处理印染废水色度去除效果
废水类型测定波长nm)脱色率%)
印染废水38098.8
可见,联合使用配方对实际染料废水的处理效果 达98.8%。说明联合使用配方对实际的染料废水有较 好的处理效果。
3结论
聚合氯化铝、瓜尔胶及两种絮凝剂联合使用对直 接黑染料、还原红染料有较好的脱色效果,但三种絮 凝剂对比起来,把两种絮凝剂进行联合使用效果比单 独使用好。处理这两种废水的pH值为8以后。PAC的投 加量为40mg/L时,瓜尔胶的最佳投加量分别为 1200mg/L、2000mg/L有较好的吸附及架桥作用。联合 使用处理时这两种废水的最佳沉降时间均为4h。
对于活性兰染料来说,联合使用的效果比单独使 用聚合氯化铝和瓜尔胶差,效果最好的是瓜尔胶。瓜 尔胶的投加量为1200mg/L时,脱色率高达96%。处理
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南部郊区成为地下水污染的重点地区应归因于 污水灌溉和城市污水的排放。南郊污水灌溉始于1956 年,由于其对地下水环境造成了严重的破坏,1981年 污灌停止,但污灌的潜在影响依然存在。此外,Ett连南 郊的栾城县至今仍有许多污灌区存在,城市排污渠系 也主要经南郊排入地表河流,构成了南郊地下水的又 一污染源。
4结语
近几十年来,随着经济的发展,城市工农业需水 量急剧增加,石家庄市地下水开采量日益增加,导致 地下水水位不断下降。地下水的过度开采破坏了原有 地下水的化学场。另一方面,人类活动产生的废弃物 是地下水的主要污染源,污染物进入地下水加速了地 时的最佳pH值为7 -9;沉降时间分别为6h。
联合使用PAC和瓜尔胶对实际印染废水进行了 处理,对实际的染料废水的脱色率达98.8%。
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