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印染污水联合处理技术
作者:佚名 文章来源:南京蓝污环保 点击数: 更新时间:2015-4-30
 

印染污水被公认为是有害、难处理的工业污水之一,印染污水特点是水质复杂、色度深、难生物降解的物质含量高。随着染料工业的飞速发展和后整理技术的进步,新型助剂、染料、整理剂等在印染行业中被大量使用,进一步加重了印染污水脱色处理的难度[1-3]。羧甲基壳聚糖(carboxymethyl chitosan,简称NOCC)由壳聚糖(chitosan)经过醚化反应制得。壳聚糖经过羧甲基化后,水溶性大大改善,成膜、吸附、絮凝和螯合等性能得到增强,在印染污水的深度处理中被认为会有广泛的用途。例如张秋华[4]、黄惠莉等[5]利用羧甲基壳聚糖处理毛巾厂的印染污水,其絮凝脱色效果和COD 去除率都明显优于其他絮凝剂,我们前期的研究也证明了这一点[5]。中国占世界稀土资源的43% ,是一个名符其实的稀土资源大国。近年国内有开发稀土资源用于处理印染污水的研究[6],但将羧甲基壳聚糖与稀土联合使用处理印染污水,目前国内尚未见详细报道。钇(yttrium)是地壳中丰度较高(2.8×10-5)的稀土元素,且属低毒物质,对人畜无害,对环境无污染;本研究利用硝酸钇和羧甲基壳聚糖为主要絮凝剂,在絮凝脱色处理方法上对前人的工作做进一步的补充和研究, 以期进一步拓宽了我国羧甲基壳聚糖和稀土这两大丰富资源的结合应用范围。

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

印染污水:由佛山南方印染厂提供,外观为红色,有轻微沉淀物,pH 值7~11;硝酸钇:AR 级, 山东鱼台清达精细化工厂;羧甲基壳聚糖:AR 级,浙江澳兴生物科技有限公司;重铬酸钾,硫酸亚铁铵,硫酸银,硫酸,试亚铁灵指示剂等均为CP 级。

1.1.2 主要仪器

QZ201 散射式浊度仪:苏州市青安仪器有限公司;79-1 磁力加热搅拌器:江苏省金坛市宏华仪器厂;pHS-3C 型精密pH 计:上海雷磁仪器厂;SYC-15 超级恒温水浴:南京桑力电子设备厂; DDS—11A型电导率仪:上海雷磁仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 稀土与羧甲基壳聚糖联合使用作絮凝剂处理

印染污水实验

分别配制不同浓度的硝酸钇溶液,与羧甲基壳聚糖溶液以不同的浓度联合使用处理1000mL 印染污水,先快速搅拌10min,再慢速搅拌10min,然后将pH调至2.3,慢速搅拌10min,静置5h 后取其上层液测定色度、浊度、COD 值和氨氮值,求出色度去除率、除浊率、COD 和氨氮去除率。

1.2.2 色度及色度去除率的测定

色度采用目视比色法测定[7]。

1.2.3 浊度及除浊率的计算方法浊度采用浊度仪测定[7],计算公式如下:

除浊率(%)=[(Z0-Z)/Z0]×100%

式中Z0 为处理前污水的浊度;Z 为处理后污水的浊度。

1.2.4 COD 的测定

COD 采用标准重铬酸钾法测定[8]。

1.2.5 氨氮的测定

氨氮采用滴定法测定[9]。

2 结果及讨论

2.1 絮凝剂的最佳用量确定

2.1.1 色度去除实验

为找出这二种絮凝剂处理印染污水的最佳用量,分别投加不同浓度的絮凝剂和不同温度进行处理,求出色度去除率进行比较,具体数据见表1。

由表1 可知,硝酸钇对印染污水脱色处理的最佳用量和最适宜温度分别为:硝酸钇投加量为5mg/L;温度为50℃, 此时色度的去除率为99.00%。此外,随着稀土(硝酸钇)用量的增加,色度去除率也随着增加,说明适当增加稀土的用量比单独使用羧甲基壳聚糖处理印染污水对脱色处理有明显的帮助。硝酸钇的用量和处理温度对印染污水脱色效果的影响显著。硝酸钇投加量为5mg/L;温度为50℃,此时色度的去除率为99.00%,比单独使用羧甲基壳聚糖处理印染污水的色度去除率93.33%提高了5.67%;随着硝酸钇用量的增加,色度去除率增加。此外,还可以看出在色度去除率方面,稀土与羧甲基壳聚糖联合使用比单独使用羧甲基壳聚糖处理印染污水脱色效果更显著。

2.1.2 除浊实验结果

为找出处理印染污水的最佳用量,分别投加不同浓度的絮凝剂和不同温度进行处理,以去浊率进行比较,实验数据见表2。

表1 硝酸钇的用量和处理温度对印染污水脱色效果的影响

 

表2 硝酸钇的用量和处理温度对印染污水除浊效果的影响

 

由表2 可知,硝酸钇对印染污水絮凝处理的最佳用量和最适宜温度分别为:硝酸钇投加量为5 mg/L;温度为50℃,此时除浊率为99.05%。此外,随着硝酸钇用量的增加, 除浊率出现微弱的波动,波动在86.56%(35℃)与99.05%(50℃)之间,最后达最大值99.05%(50℃)。结果说明,适当增加稀土的用量比单独使用羧甲基壳聚糖处理印染污水对絮凝除浊处理有明显的帮助。

2.1.3 COD 去除实验

为找出处理印染污水的最佳用量,分别投加不同浓度的絮凝剂和不同温度进行处理,求COD 去除率进行比较,具体数据见表3。

由表3 可知,硝酸钇的用量和处理温度对去除印染污水COD 效果的影响显著。硝酸钇投加量为5mg/L;温度为50℃,此时COD 的去除率为76.59%,比单独使用羧甲基壳聚糖处理印染污水的COD 去除率43.68%(35℃)提高了32.91%;稀土与羧甲基壳聚糖联合使用比单独使用羧甲基壳聚糖处理印染污水效果更显著,稀土与羧甲基壳聚糖联合使用对印染污水的COD 去除效果显著,分析其原因可能是:絮凝脱色处理使污水中有机物以及其它胶体物质等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。而当羧甲基壳聚糖和稀土在同一溶液中混合时,带正电的羧甲基壳聚糖和稀土可以形成更大的正电荷产生絮凝,通过静电吸引和吸附将水中的粗细粒子凝聚成大絮体而沉将下来,达到去除水中COD 和悬浮物的目的。

2.1.4 氨氮去除实验结果

为找出处理印染污水的最佳用量,分别投加不同浓度的絮凝剂和不同温度进行处理,求氨氮去除率进行比较,具体数据见表4。

表3 硝酸钇的用量和处理温度对印染污水COD 去除效果

 

表4 硝酸钇的用量和处理温度对印染污水氨氮去除效果

 

由表4 实验数据可知,硝酸钇的用量和处理温度对去除印染污水氨氮效果的影响显著。硝酸钇投加量为5mg/L;温度为50℃,此时氨氮的去除率为77.12%,比单独使用羧甲基壳聚糖处理印染污水的氨氮去除率7.90%(50℃)提高了69.22%;随着稀土硝酸钇用量的增加,氨氮去除率增加较明显。稀土与羧甲基壳聚糖联合使用能使各自的作用得到更好的协调,有效提高絮凝脱色和COD、氨氮去除率的效果。分析其原因如下:印染污水一般为带负电荷的胶体溶液,由于羧甲基壳聚糖中有羧基,从而改变了壳聚糖的电荷密度分布,使羧甲基壳聚糖高分子链进入溶液后,能很快的呈舒展状态。因为羧甲基是亲水基团,所以絮凝速度快。羧甲基壳聚糖是阳离子型絮凝剂,它不仅能表现在可通过电荷中和而使悬浮胶体粒子絮凝,而且还可以与带电荷溶解物进行反应,生成不溶性的盐。此外,羧甲基壳聚糖具有两性物质的性质,其溶液对酸度敏感,在pH 值较低的溶液中(本实验pH=2.3)会限制酸性溶液的电离,使电解质带正电荷,此时羧甲基壳聚糖呈阳离子型絮凝剂[9]。因此羧甲基壳聚糖对带负电的染料溶液起到中和与架桥吸附等絮凝作用, 使含在水溶液中的染料与水分离,达到使印染污水絮凝脱色的目的。

综上实验结果表明,适当较高的温度条件下处理印染污水效果较好。分析其原因如下:羧甲基壳聚糖絮凝剂的水解是吸热反应,与此同时,硝酸盐稀土溶于水中也是吸热的,较高的温度有利于水解的进行,对处理印染污水非常适宜。相反温度低时,其水解速度缓慢,此时水中污染物的布朗运动也较弱,从而不利于凝聚脱色作用的发生。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

3 结论

联合使用硝酸钇与羧甲基壳聚糖作絮凝剂处理印染污水,当硝酸钇的投加量为5mg/L,温度为50℃时絮凝剂可使印染污水的色度去除率和除浊率均达99%,COD 去除率为76.59%,氨氮去除率为77.12%;硝酸钇与羧甲基壳聚糖联合使用的絮凝脱色效果优于单独使用羧甲基壳聚糖。

 
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