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        聚磷硫酸鐵在活性染料廢水處理中的應用

        發布時間:2020-09-10     瀏覽次數:

        摘要:利用新型的高分子絮凝劑-聚磷硫酸鐵處理活性染料廢水,通過COD和色度去除率的測試,找出了其較佳使用濃度和pH,并與常用的絮凝劑聚合硫酸鐵進行了對比,證明它是一種更為有效的活性染料廢水處理絮凝劑。

        印染行業是紡織系統的主要行業,幾乎所有織物都需要印染作為最后一道工序。印染行業排出的廢水,全國每天約為300-400萬t,是工業廢水產生的大戶。目前,由于技術等原因,絕大多數印染廠所排出的廢水尚未進行處理,其主要污染物為COD、BOD、色度和酸堿度等。這些污染物,其含量均大大超過國家排放標準,對水環境與城市的環境帶來了嚴重后果,需要進行處理。

        活性染料是在纖維素纖維及其混紡織物染色中使用較廣泛的一類染料,但由于其在染色過程中易產生水解染料,固色率不高,因而所產生的廢水成分復雜,色度深,有機物含量高。目前還沒有特別有效的方法處理活性染料廢水。

        在工業廢水和生活污水的處理中,應用較廣泛、成本較低廉、較常采用的處理方法仍然是絮凝-沉淀法。該法的關鍵是尋找一種高效的絮凝劑。本文即是利用新型的絮凝劑聚磷硫酸鐵(PFPS)對活性染料廢水進行處理,通過大量實驗,找出了達到較佳COD和色度去除率的PFPS用量和適合的pH范圍,并與常規絮凝劑聚合硫酸鐵(PFS)進行了對比,證明PFPS具有優良的性能。

        聚合硫酸鐵

        一、實驗部分

        1、測試方法

        水質化學需氧量(COD)-按國際GB11914-1989重鉻酸鹽法測定;水質色度的測定-按國標GB11903-1989稀釋倍數法測定。

        2、實驗儀器及藥品

        回流裝置,25mL(或50mL)酸式滴定管、具塞比色管等。

        硫酸銀、硫酸汞、硫酸、活性嫩黃K-4G、活性艷紅M-8R、活性翠蘭KN-G等,均為市售。

        二、實驗結果與討論

        1、PFPS用量對處理效果的影響

        在質量濃度為200mg/L的單組分活性嫩黃K-4G染料廢水中分別加入100-900mg/L各種用量的PFPS,攪勻后靜止15min,吸取一定溶液進行COD和色度試驗,結果見表1。

        表1PFPS用量和COD、色度去除率的關系(單組分染液)

        PFPS的質量濃度/mg·L-1 100 300 500 700 900
        COD去除率/% 21 50 74 51 26
        色度去除率/% 6 34 92 84 82

        從表1可看出,當PFPS用量逐漸增加時,COD和色度去除率逐漸增加,到500mg/L時達到較大值,PFPS濃度再增加,對COD和色度的去除反而不利。這可能是由于水溶液中,鐵離子以水合離子形式存在,每個鐵離子的周圍有6個配位水分子。當配位的水分子被氫氧根所取代時,便發生水解作用,產生帶正電荷、負電荷和電中性的含鐵的分子和離子,起到絮凝作用。隨著PFPS用量的增加,這種水解作用加強,產生的含鐵絡合離子增加,到500mg/L時,其濃度達到較大值,絮凝效果也較好;PFPS用量再增加時,每個鐵離子周圍的配位水分子反而會減少,水解作用減弱,表現為PFPS的絮凝作用減弱,COD及色度的去除率下降。因此,在此實驗條件下,PFPS的用量選擇為500mg/L。

        2、pH值對PFPS處理效果的影響

        根據絮凝化學理論,絮凝劑水解產生絡合離子的反應是與pH有關的,也就是說,絮凝劑的絮凝效果與pH有關。為了了解pH對PFPS處理單組分活性染料廢水絮凝效果的影響,在若干100mL質量濃度為200mg/L的活性嫩黃K-4G染液中,分別用硫酸、碳酸鈉調節pH為2-12,然后,加入PFPS 500mg/L,攪勻,靜置15min進行實驗,結果如表2所示。

        表2pH和COD、色度去除率的關系

        pH 2 4 6 8 10 12
        COD去除率/% 40 63 72 55 32 25
        色度去除率/% 76 80 92 68 56 52

        由表2可知,在pH6時,COD和色度去除率均達到較佳值,即PFPS絮凝劑使用的pH較佳范圍是5-6.5。

        3、PFPS和PFS用量對處理雙組分活性染料廢水的影響

        在染色過程中,很多顏色需要兩種或兩種以上的染料拼混而得到。因此,染色廢水中常常存在兩種或兩種以上的染料。以下實驗是分別用不同濃度的PFPS和PFS處理質量濃度為200mg/L的活性艷紅M-8R和活性翠蘭KN-G混合染液廢水,其結果如圖1所示。

        圖1PFPS和PFS用量與COD、色度去除率的關系(雙組分液液)

        從圖1可以看出,PFPS和PFS達到其較佳絮凝效果的質量濃度分別為500mg/L和700mg/L,而且從COD和色度的去除率來看,PFPS的絮凝效果優于PFS。

        4、pH值對PFPS和PFS處理雙組分活性染料廢水的影響

        取以上相同的混合染液廢水100mL若干份,調節pH為2-12,分別加入500mg/LPFPS和700mg/LPFS,攪勻,靜置15min,測試結果如圖2。

        圖2pH對PFPS及PFS絮凝效果的影響

        從圖2可以看出,對雙組分活性染料染液,PFPS和PFS絮凝劑有良好絮凝效果的pH范圍均為4.5-6,即在弱酸性范圍。隨著pH的增加,它們的絮凝效果逐漸減弱。

        三、結論

        1、對于質量濃度為200mg/L的單組分活性染料廢水,PFPS的較佳用量為500mg/L,pH選擇在5-6.5。此時,COD去除率為70%以上,色度去除率在90%左右。

        2、對于質量濃度分別為200mg/L的雙組分活性染料廢水,PFPS和PFS的較佳用量分別為500mg/L和900mg/L,pH選擇在4.5-6。此時,PFPS對COD的去除率為70%左右,色度去除率在90%以上;PFS對COD的去除率為40%左右,色度去除率在90%以上。

        3、通過以上實驗,證明PFPS是比PFS效果更好的活性染料廢水處理絮凝劑。

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