改性硫酸鈣晶須對印染廢水的脫色研究

1、改性硫酸鈣晶須對印染廢水的脫色研究第23卷第8期2006年8月印染助劑textileauxiliariesv01.23no.8aug.2006改性硫酸鈣晶須對印染廢水的脫色研究楊雙春.,由宏軍z,潘一1,2(1.遼寧石油化工大學(xué),遼寧撫順113001;2.中國石油大學(xué),北京102249)摘要:用改性硫酸鈣晶須對印染廢水進(jìn)行脫色處理,確認(rèn)了最佳投放試劑的順序以及溫度,時(shí)間,ph值等條件對脫色效果的影響.對改性硫酸鈣晶須對印染廢水的脫色機(jī)理進(jìn)行簡單探討,評估了經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)效益;展望了改性硫酸鈣晶須在水處理中的應(yīng)用前景.關(guān)鍵詞:改性硫酸鈣晶須;印染廢水;脫色中圖分類號:x703.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:b文章

2、編號:10040439(2006)08003404studyofthedecolorizationofdyeingwastewaterswithmodifiedcaleiumsulfatewhiskersyangshuang-chuni.youhong-juni一,pany/l毒(1.liaoningpetrochem.univ.,fushun113001,china;2.petroleumuniv.ofchina,beijing102249,china)abstract:theeffectsoftheoptimalconditions,suchasreagentinputorder,temp

3、.timeandphvalue,onthedecolorizationresultswhentreatingthedyeingwastewaterswithmodifiedcalciumsulfatewhiskerswereconfirmed.thedecolorizationmechanismwasresearchedsimply.theeconomicandsocialbenefitswereevaluatedandthefutureoftheuseofmodifiedcalciumsulfatewhiskersinthewatertreatmentwasenvisaged.keyword

4、s:modifiedcalciumsulfatewhiskers;dyeingprintingwastewater;decolorization探索染料廢水治理的新方法一直受到國內(nèi)外環(huán)境科學(xué)工作者的關(guān)注.【.印染廢水是工業(yè)廢水中較難處理的一種21,其色度深,顏色多變,化學(xué)成分復(fù)雜唧,有機(jī)組分大多含芳烴及雜環(huán)化合物,帶有顯色基團(tuán)(如一nn一,一n一0)及極性基團(tuán)(例如一s0na,一0h,一nh2).染料為難降解的有機(jī)化合物,許多氧化劑對其無效,常規(guī)活性污泥中的細(xì)菌無法吞噬,破壞它們.目前處理印染廢水常用的方法有絮凝,沉淀f氣浮),電解,氧化,吸附等,但都很難將其從印染廢水中去除.硫酸鈣晶須松散,

5、密度小,比表面積大,無毒,不產(chǎn)生二次污染,在環(huán)保材料和水處理方面具有很大應(yīng)用價(jià)值l4l,本試驗(yàn)研究了改性硫酸鈣晶須應(yīng)用于印染廢水脫色的可行性.1試驗(yàn)1.1試劑及儀器試劑:硫酸鈣晶須,改性硫酸鈣晶須(東北大學(xué));聚合鋁絮凝劑(簡稱pac);聚丙烯酰胺絮凝劑(簡稱pam);活性炭;沸石;水溶性偶氮染料:酸性大紅,直接艷紅,活性艷紅(天津化工公司1.儀器:722型分光光度計(jì);電子分析天平;phs一3b型數(shù)字酸度計(jì);851型磁力攪拌器;數(shù)顯恒溫加熱室;全自動(dòng)混凝實(shí)驗(yàn)攪拌器;toc/tn型測定儀.1.2脫色過程1.2.1混合取不同染料的模擬廢水水樣于燒杯中,300r/min攪拌30s,以形成激烈的湍流,

6、可在短時(shí)間內(nèi)形成微細(xì)礬花,并使水體變得更加渾濁.1.2.2絮凝絮凝是礬花成長變粗的階段,需要有適當(dāng)?shù)耐牧魇崭迦掌?2006一ol一11作者簡介:楊雙春(1977一),女,遼寧營口人,講師,研究方向?yàn)閺U水處理技術(shù)與環(huán)境資源保護(hù)8期楊雙春等:改性硫酸鈣晶須對印染廢脫色窒程度和足夠的停留時(shí)間,因此,選150r/min攪拌6min,60r/min攪拌4min.1.2-3沉降沉降是在沉降池中進(jìn)行絮凝物沉降的階段,此時(shí)水流緩慢,因此,試驗(yàn)中選20r/min攪拌5min,攪拌停止后靜置沉降1h.1-3測試取不同染料(酸性大紅,直接艷紅,活性艷紅)廢水,確定最佳測定波長分別為:酸性大紅508nm;直接艷紅50

7、0nm;活性艷紅482nm.取脫色廢水液面下2cm處水樣,用分光光度計(jì)在最佳波長下測定其吸光度并計(jì)算脫色率.用toc/tn測定儀測出總有機(jī)碳toc,總氮tn值,化學(xué)需氧量(cod)值,比較處理效果.脫色率=x100%a0式中,.為脫色前染料廢水的吸光度;為脫色后染料廢水的吸光度.2結(jié)果與討論2.1投加方式為了考察pac及改性硫酸鈣晶須的加入順序?qū)θ玖蠌U水脫色的影響,比較了7種投加方式:(1)僅加pac;(2)僅加150mg改性硫酸鈣晶須;(3)先加pam進(jìn)行混合,再加入改性硫酸鈣晶須進(jìn)行絮凝,沉降;(4)加1.0mlpac和一滴pam后,按1.2操作;(5)先加pac和改jl生硫酸鈣晶須進(jìn)行混

8、合,再加入一滴pam進(jìn)行絮凝,沉降后計(jì)算脫色率;(6)加1.0mlpac后再加150mg的改性硫酸鈣晶須,最后加一滴pam,按1.2操作;(7)zji2l改陛硫酸鈣晶須,50r/min攪拌120s,后加入pac進(jìn)行混合,再加入pam進(jìn)行絮凝,沉降.不同投加方式對染料廢水脫色的影響見表1.表1不同投加方式對染料廢水脫色的影響注:其余條件同1.2從表1可知,紅色染料直接投加pac脫色率極低,直接艷紅31.5%,酸性大紅9.7%,活性艷紅36.0%;改性硫酸鈣晶須單一吸附有機(jī)染料的脫色率也不高,直接艷紅40.1%,酸性大紅16.2%,活性艷紅19.3%;其他5種方式的結(jié)果顯示,不同投料順序?qū)θ玖蠌U水

9、的脫色率有影響,酸性與直接染料廢水處理時(shí)的最佳投料方式是(6),而活性艷紅染料為方式(5).2.2pac用量pac用量是影響染液脫色效果的重要參數(shù)之一,其影響結(jié)果見表2.表2pac用量對染料廢水脫色的影響注:最佳投加方式,其余條件同1.2由表2可知,(1)按最佳投加順序加入pac對各種染料均有脫色效果.也許是pac溶于水中立即水解成al的水合物,帶有較高的正電荷,而染料廢水中的膠體粒子通常帶負(fù)電荷,電中和脫穩(wěn)作用顯著;對聚合鋁絮凝劑而言,al3可提供配位空間(配位數(shù)可達(dá)6),可與染料上的一nh,一oh等基團(tuán)進(jìn)行配合,由于1個(gè)al.不會(huì)和多個(gè)染料分子配合,剩下的配位空間可通過水解過程中的橋連作用

10、與混凝產(chǎn)生的絮凝體發(fā)生聯(lián)結(jié);另外,改性硫酸鈣晶須表面原子數(shù)增多,表面原子配位數(shù)不足和處理后具有的特殊表面活性,更易與其他原子穩(wěn)定結(jié)合;(2)不同染料對pac用量相異.pac最佳用量分別為:直接艷紅0.5ml;酸性大紅1.2ml;活性艷紅0.7ml.酸性染料廢水所需的pac用量比直接染料要大,并且投料前后水中ph值變化大;(3)最佳投加方式下,不同染料對pac的脫色效果明顯不同.pac用量<0.5ml時(shí),對直接艷紅染料的脫色率>50%.而對酸性染料脫色效果就不理想.pac用量對活性染印染助劑鲞ph值對染料廢水脫色率的影響如表4所示.表4ph值對染料廢水脫色的影響料的影響比較大;(4)

11、pac對不同染料組成的混合印染廢水混凝脫色穩(wěn)定性均較差.活性染料印染廢水的混凝脫色有很大的不穩(wěn)定性,還需進(jìn)一步研究.2.3改性硫酸鈣晶須的用量改性硫酸鈣晶須的用量對染料廢水脫色率的影響見表3.表3改性硫酸鈣晶須用量對染料廢水脫色的影響注:同表2.從表3可知,(1)最佳用量:酸性大紅35mg;直接艷紅10mg;活性艷紅25mg;(2)隨改性硫酸鈣晶須用量的增大,染料廢水脫色率先上升后降低,對不同染料廢水,改性硫酸鈣晶須用量有一最佳值范圍,期間脫色效果較好.脫色劑(由改性硫酸鈣晶須,pac,pam組成,下同)用量較低時(shí),聚合電解質(zhì)脫色劑在水體中電性中和,吸附架橋作用占主導(dǎo),當(dāng)用量較高時(shí),染料膠體微

12、粒連接了過多的脫色劑,使粒子帶正電荷,阻礙絮凝過程的進(jìn)行,造成脫色率的降低;(3)改性硫酸鈣晶須用量對酸性大紅染料的影響最為明顯,用量<20mg時(shí),脫色率約30%,隨著用量的增加,脫色率迅速上升,達(dá)到35mg時(shí),酸性大紅染料的脫色率高達(dá)70.5%,為最佳用量.用量再加大,脫色率呈下降趨勢,可能是酸性染料廢水自身的陽離子電荷密度比直接染料和活性染料高,帶有高活性比表面積的改性硫酸鈣晶須能通過范德華引力,氫鍵,配位鍵等物理化學(xué)作用,協(xié)同pac與染料分子形成較大顆粒絮體,過多加入改性硫酸鈣晶須會(huì)使染料粒子吸附更多的異性離子,并改變電位,引起排斥力變大,發(fā)生再次穩(wěn)定現(xiàn)象,造成脫色率降低.2.4p

13、h值ph值脫色率,(%)酸性大紅直接艷紅活性艷紅l1.673.574.674.672.o74.175.152.474.081.179.879.053.7注:同表2由表4可知,(1)溶液的酸度對脫色的影響較大,在中性至弱堿性溶液中的脫色效果明顯高于酸性溶液.其原因是脫色劑的形態(tài)分布和染料的存在形式均與溶液的ph值密切相關(guān):酸i生條件下,大量h+f吏脫色劑離解狀態(tài)下的吸附基團(tuán)減少,與染料發(fā)色基團(tuán)相結(jié)合的能力下降;(2)對酸性,直接染料和活性染料廢水的脫色均存在最佳脫色區(qū).其中酸i生大紅有2個(gè),分別為ph6和ph9,可能是脫色劑含有多種金屬離子,在不同的ph值下其水解形態(tài)不同,導(dǎo)致脫色效果不-;(3

14、)ph<6時(shí)直接艷紅脫色率沒有列出,原因是它的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,ph>7時(shí),脫色效果顯著提高,ph為9時(shí)最佳,可達(dá)70%以上.由此可見,染料的脫色率隨ph變化規(guī)律和染料種類有關(guān)-3種染料在堿性范圍的脫色效果均高于酸性.而影響脫色效果的ph值并不是指原水的ph值,而指投加脫色劑后反應(yīng)時(shí)的ph值.脫色劑用量很高時(shí)會(huì)造成ph值大幅變化,使ph值不在最優(yōu)條件內(nèi),脫色效果也降低.因此,實(shí)際工程運(yùn)行的ph調(diào)節(jié)非常重要,須增設(shè)ph值自動(dòng)監(jiān)測儀器控制.2.5溫度溫度對染料廢水脫色的影響,見表5.表5溫度對染料廢水脫色的影響l5450582虬盯嘰虬虬245678918期楊雙春等:改性硫酸鈣晶須對印染

15、廢水的脫色研究37從表5可知,20下.改性硫酸鈣晶須對各種染料廢水的脫色效果均較理想.直接和活性染料的脫色率均達(dá)80%以上,酸性染料脫色率約60%.考慮到生產(chǎn)實(shí)際情況及經(jīng)濟(jì)效益,沉降溫度室溫為宜.溫度升高,染料的脫色率反而降低.因?yàn)闇囟壬?染料分子的活性增加,染料分子的親水端更易與水形成牢固的氫鍵另外,較高的熱量也使脫色劑與染料分子間的架橋易于斷開導(dǎo)致脫色率略有降低.2.6時(shí)間從表6可知,時(shí)間越長,脫色效果越好.但影響不大.因此,靜置時(shí)間不需過長.表6時(shí)間對染料廢水脫色的影響2.7不同水處理劑對染料廢水處理效果的比較不同水處理劑對染料廢水處理效果見表7-9.表7不同水處理劑對直接艷紅染料廢水

16、的脫色效果注(染料)為處理后溶液中直接艷紅染料的質(zhì)量濃度表8不同水處理劑對酸-眭大紅染料廢水脫色效果注(染料)為處理后溶液中酸性大紅染料的質(zhì)量濃度表9不同水處理劑對活性艷紅染料廢水脫色效果注(染料)為處理后溶液中活性艷紅染料的質(zhì)量濃度從表7-9可看出,改性硫酸鈣晶須的脫色效果好于硫酸鈣晶須,活性炭,沸石,在最優(yōu)條件下,改性硫酸鈣晶須對活性染料的脫色效果最好,而且脫色成本較低,有工業(yè)化價(jià)值.3結(jié)論經(jīng)查新證明,硫酸鈣晶須用于水處理尚未見報(bào)道,其原料石膏在我國儲量豐富,現(xiàn)今利用率還比較低,硫酸鈣晶須加工工藝簡單,價(jià)格低廉,因此具有廣泛的市場前景.3.1復(fù)合投加順序?qū)θ玖蠌U水的脫色效果較好,復(fù)合投加p

17、ac,改性硫酸鈣晶須的脫色效果優(yōu)于加入單一水處理i(pac或改性硫酸鈣晶須).3.2不同染料廢水對脫色劑用量不一.酸性染料廢水的脫色劑用量高于其他染料.在最佳投加方式下,不同染料的脫色效果明顯不同.3.3染料的脫色率隨ph變化規(guī)律和染料種類有關(guān).溶液的酸度對脫色絮凝的影響較大,中性至弱堿性下的脫色效果明顯高于酸性.對酸性,直接和活性染料廢水的脫色均存在最佳脫色區(qū).3.4溫度對染料廢水脫色率有影響,溫度升高脫色率反而降低,在20獲得的脫色效果均較理想.3.5一定時(shí)間范圍內(nèi)脫色時(shí)間越長,脫色效果就越好.但影響不大,均可達(dá)標(biāo)排放.參考文獻(xiàn):【l】李太友,劉瓊玉.日光/ho2/草酸鐵絡(luò)合物光解水溶液中的直接耐酸大紅【j1_化工環(huán)保,2001(2)