金屬拉絲廢水的處理研究

1、金屬拉絲廢水的處理研究來源：山東冶金更新時(shí)間：17 10:411前 言目前我國(guó)大小漆包線生產(chǎn)廠家超過千家，年生產(chǎn)能力近50萬to隨著線纜行業(yè)的快速發(fā) 展，拉制線材用的拉絲油的使用量也越來越大，由于能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)的加劇，節(jié)能降耗, 減少“三廢”排放已迫在眉睫，使得拉絲廢丞的處理越來越受到重視。廢拉絲液屬于危險(xiǎn)廢物, 除具有一般含油廢叢的危害外，由于表面活性劑的作用，機(jī)械油高度分散在水中，動(dòng)植物、 水生物更易吸收。表而活性劑木身對(duì)生物也有危害，還能使一些不溶于水的有毒物質(zhì)被溶解。 為提髙拉絲液的防銹性，添加的亞硝酸鈉很容易轉(zhuǎn)化成致癌的亞硝慕胺，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)造 成嚴(yán)重破壞，而且cod含量高，若

2、直接排放，不僅嚴(yán)重污染環(huán)境，還會(huì)破壞生態(tài)平衡1, 必須進(jìn)行處理。2金屬拉絲廢水的處理工藝?yán)z蛀處理的工藝過程大致為：拉絲業(yè)的集小-去除雜質(zhì)t破乳t取油t水質(zhì)凈化 -取水樣化驗(yàn)-> 泌排放或供再循環(huán)使用。主要過程是去除雜質(zhì)和破乳。去除雜質(zhì)就是將拉絲液在工作中帶入的碎屑、砂輪粉末等雜質(zhì)及時(shí)去除。常用的凈化方 法有：過濾法和分離法。過濾法是使用多孔材料，如銅絲網(wǎng)、布質(zhì)網(wǎng)、泡沫塑料等制成過濾 峑，以除去在工作時(shí)拉絲液產(chǎn)生的雜質(zhì)；分離法是應(yīng)用重力沉淀、慣性分離、磁性分離等裝 置，除去在工作時(shí)拉絲液產(chǎn)生的雜質(zhì)。實(shí)際生產(chǎn)中常將兒種方法綜合使用。破乳主要是將油水兩相分離，其原理是向拉絲液中加入含ca2+

3、、na+、ai3+等金屬離 子的鹽類化合物，使拉絲液中表面活性劑與其生成不溶性皂類，因而產(chǎn)生了凝聚2。常用 破乳方法有：化學(xué)法、機(jī)械物理法、物理化學(xué)法、電化學(xué)法。化學(xué)破乳法35是向拉絲液中投加酸、鹽或電解質(zhì)等化學(xué)試劑，通過化學(xué)作用使拉絲液 脫穩(wěn)、破乳，實(shí)現(xiàn)油水分離的目的。化學(xué)破乳法是目前國(guó)內(nèi)外普遍用來提高水質(zhì)處理效率的 一種既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)便的水質(zhì)處理方法，由于它對(duì)原水水質(zhì)要求低，處理工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單，操作 方便，能耗低，對(duì)大、中、小型企業(yè)廢拉絲液處理皆適用等特點(diǎn)而被普遍應(yīng)用6。3金屬拉絲廢生處理實(shí)驗(yàn)以賽特電工生產(chǎn)車間的廢拉絲液為研究對(duì)象，選用化學(xué)破乳法，通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，選擇 了合適的電解質(zhì)和混凝劑及

4、處理?xiàng)l件。實(shí)驗(yàn)水樣取自賽特電子拉絲車間拉絲液池，樣品為棕褐色液體。經(jīng)檢測(cè)，cod含量為 11 233 mg/l, ph值8.4,拉絲油含量為4%。其中，cod用重珞酸鉀法測(cè)定，ph值用玻璃電極法測(cè)定。3.1電解質(zhì)選擇3.1.1拉絲液ph值對(duì)破乳劑用量的影響 由于水樣呈弱堿性，用2 mol/l的硫酸調(diào)節(jié) 其ph值。用氯化鈉、氯化鈣、三氯化鋁、三氯化鐵作破乳劑，分別測(cè)定它們?cè)诓煌膒h 值條件下臨界破乳需用量，結(jié)果如表1所示。表1拉絲液ph值對(duì)破乳劑用量的影響ph值不同破乳劑的用量/(g l1)氯化鈉氯化鈣氯化鋁氯化鐵8.438.620.14.74.8836.519.74. 147.434.317

5、.233.5732.214.32.83.26307. 12.22.75.527.34.21.82417.11.30.80.730000由表1可以看出，對(duì)于強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽來說，由于它們?cè)谌芤褐胁话l(fā)生水解，隨著ph值的減 小，h+濃度增加，即h+所起的破乳作用增加，所以破乳劑的用量也逐漸減少，直至調(diào)節(jié) ph值到3左右，拉絲液在h+的作用下直接破乳，因而此時(shí)破乳劑的用量為零。但對(duì)于三氯 化鐵等破乳劑在溶液屮易水解生成氫氧化物聚合體或絡(luò)合離子，起到絮凝破乳的作用，當(dāng) ph值過低時(shí)，則會(huì)抑制這類物質(zhì)的水解，使絮凝破乳作用減小，但同時(shí)因h+濃度增加， 即h+所起的破乳作用增大，所以這類破乳劑隨ph值降低的變化

6、并不明顯。有時(shí)為了使水 解反應(yīng)充分進(jìn)行，需要加入適量堿性調(diào)節(jié)劑，使在-定ph值條件下生成更多的帯正電荷的 金屬氫氧化物膠體，以提高這類破乳劑的破乳效率。3.1.2拉絲液濃度對(duì)投藥暈的影響在用拉絲油加水沖調(diào)成拉絲液時(shí)，其濃度一般來說 都是比較小的，本實(shí)驗(yàn)選用拉絲油含量分別為2%、4%和8%的拉絲液為樣液，以氯化鈉、 氯化鈣和三氯化鐵為破乳劑，分別測(cè)定其臨界破乳所需破乳劑量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。表2拉絲油含量對(duì)破乳劑用量的影響拉絲油拉絲液不同破乳劑的用量/（g l-）含量/%ph值氯化鈉氯化鈣氯化鐵2& 335.618.94.348.437.8214.88& 64122.25由表2

7、的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，隨著拉絲液濃度的增大，破乳劑的用量并未成比例地增加，僅 僅是略有增加，可認(rèn)為拉絲液濃度對(duì)投藥量的影響不大，一般可忽略不計(jì)。3.1.3結(jié)論1）因h+自身的作用，ph值越小，堿金屬和堿土金屬電解質(zhì)破乳劑的用 量越小，ph值為3吋，無須加入任何破乳劑即可破乳。但因h+增多，會(huì)抑制過渡金屬離子 的水解作用，因而對(duì)這類破乳劑的用量影響不明顯。2）破乳劑用量并不隨拉絲液濃度的增 大而顯著增加。3.2混凝劑選擇實(shí)驗(yàn)以聚合硫酸鐵（pfs）為混凝劑。3.2.1混凝劑破乳原理用高分子聚合物破乳的方法稱為絮凝法破乳，因此高分子聚合 物也稱為絮凝劑或凝聚劑。絮凝劑的破乳作用，可由兩種原因來解釋。其一是

8、由于液珠z間 的橋連作用，高分子非離子型聚合物以及帶相同電荷的凝聚劑通過橋連作用引起絮凝破乳; 其二認(rèn)為是液珠表面電荷中和所致，加入帶有和液珠表面相反電荷的凝聚劑可因電荷中和而 引起絮凝破乳。在實(shí)際破乳過程中并非只有其中的一種理論起作用，而是兩者兼而有之，只 是對(duì)破乳所作貢獻(xiàn)的多少不同7。一般情況下，當(dāng)ph值大于4時(shí)，獨(dú)基離子增多，并在各離子羥基之間產(chǎn)生架橋結(jié)合。進(jìn) 一步水解則生成難溶的氫氧化物膠體，這些膠體一般都是比較長(zhǎng)的線性分子，這些伸展了的 線性分子在水中能借助于范德華力，在配位鍵等物理化學(xué)作用下產(chǎn)生吸附現(xiàn)象，當(dāng)凝聚劑聚 合物的電荷同拉絲液中油滴所帶的電荷符號(hào)相反時(shí)，靜電引力就成為互相作

9、用的基礎(chǔ)，這些 伸展的分子很容易為幾個(gè)甚至很多個(gè)油珠所吸附，產(chǎn)生凝聚作用，同吋，高價(jià)正離子也能同 時(shí)壓縮擴(kuò)散雙電層，降低動(dòng)電位，促使油珠相互靠近而發(fā)生凝聚，并成為磯花集合成團(tuán)使拉 絲液破乳7o3.2.2最佳投藥量的確定 取200 ml廢水分別投加不同量的聚合硫酸鐵，使混凝劑與廢 丞充分反應(yīng)，収上清液測(cè)定cod值，以此來確定最佳投藥量。圖1為上清液的cod值與聚 合硫酸鐵投加量的關(guān)系。從圖中可以得出，對(duì)于200 ml的廢水向其中投加8 ml的聚合硫 酸鐵時(shí)混凝效果最好，此時(shí)上清液cod濃度為480 mg/lo圖1上清液cod值與聚合硫酸鐵投加量的關(guān)系3.2.3廢水ph值対混凝效果的影響 用鹽酸和

10、氫氧化鈉溶液對(duì)廢丞的ph值進(jìn)行調(diào)節(jié), 使其分別為5、6、7、8和9。向廢水中加入相同量的pfs,使其充分反應(yīng)，取上清液測(cè)定 cod值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同dh值廢水處理后上清液cod值基本相同，在1 100-1 300 mg/l z間?？梢姀U丞的ph值對(duì)混凝效果的影響不大。3.2.4最佳攪拌時(shí)間和攪拌強(qiáng)度的選擇 取200 ml的拉絲廢丞放入燒杯中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，向 廢水中加入8ml的pfs,用攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌。調(diào)節(jié)攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速,反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)高速 攪拌為400r/min.低速攪拌為100r/min時(shí)，廢水處理效果最好。所以確定最住攪拌強(qiáng)度為: 高速400 r/min；低速100 r/mino高速攪拌時(shí)間分別

11、取30、45、60> 75、90和105 s；低速 攪拌時(shí)間分別為120、150、180、200、240和270 s。攪拌結(jié)束后沉淀2 h,取上清液測(cè)定 cod 值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高速攪拌時(shí)間對(duì)廢水上層清液的cod值影響較大，而低速攪拌影響較 小，特別是當(dāng)?shù)退贁嚢铻?80、200和240 s吋所得上清液的cod值基本相同，所以采用200 s作為低速攪拌的最佳攪拌時(shí)間。圖2為低速攪拌時(shí)間200 s時(shí)，不同高速攪拌時(shí)間與上清液 cod值的關(guān)系。由圖2可以看出，高速攪拌時(shí)間為75 s時(shí)，廢水上清液的cod值最低 取 75 s為高速攪拌的最佳攪拌時(shí)間。圖2高速攪拌時(shí)間與上層清液cod值關(guān)系3.2

12、.5沉淀時(shí)間的影響拉絲液經(jīng)過混凝反應(yīng)后，沉淀時(shí)間越長(zhǎng)廢水的沉淀效果就越好。但如果沉淀時(shí)間過長(zhǎng)就會(huì)影響處理效率。表3為總體積500 ml混凝反應(yīng)后廢水的污泥體積 與沉降時(shí)間的關(guān)系。表3混凝反應(yīng)后廢叢的污泥體積與沉降吋間的關(guān)系沉降時(shí)間/h污泥體 積 /ml上層清液 /ml沉降 率/%現(xiàn)象127023046呈混濁狀220030060略微清澈414036072比較 清 澈613037074清澈透明2410040080清澈 透 明由表3可以看出，當(dāng)沉淀吋間為4 h吋，廢水的沉降率已經(jīng)達(dá)到了72%。所以綜合考慮處 理效果和處理效率，取4 h為最佳沉淀時(shí)間。3.2.6結(jié)論 用混凝劑聚合硫酸鐵破乳，在ph值8

13、.4時(shí)，最佳投加量為40ml/l,取4 h 為最佳沉淀時(shí)間，處理后上清液cod濃度為480 mg/l,符合進(jìn)入污水處理廠的水質(zhì)要求 （cod 濃度為500 mg/l）o4拉絲廢水處理研究新進(jìn)展金屬拉絲廢水處理技術(shù)的研究中,在吸附劑的選擇、研發(fā)和膜分離技術(shù)方面取得了很多 新進(jìn)展。有機(jī)膨潤(rùn)土經(jīng)十八烷基二甲基節(jié)基錢等長(zhǎng)鏈有機(jī)陽(yáng)離子化合物改性后進(jìn)行乳化油廢丞 處理，去油率可高達(dá)98%,可有效去除乳化油。且在酸性條件下，與鹽析作用協(xié)同除油，破 乳效果更好。美國(guó)的george r.aither8稱用季鍍對(duì)膨潤(rùn)土、黏土、沸石進(jìn)行改性后，它們 就成為親油的物質(zhì)。用改性膨潤(rùn)土去除乳化油、油脂和溶解油。改性后的黏

14、土對(duì)處理機(jī)械行 業(yè)含油廢水效果很好，其去除率是活性炭的57倍,而其干重只有活性炭的50%,且價(jià)格 便宜，是含油廢生處理的一個(gè)發(fā)展方向。國(guó)內(nèi)有人提出用蛤刪殼粉有機(jī)改性后用于去除水體 中的乳化油9,實(shí)驗(yàn)表明，油去除率為44%98%, cod去除率為52%93%。清華大學(xué) 曹乃珍等10對(duì)膨脹石墨水中吸油行為及機(jī)理進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)膨脹石墨作為新型吸油材 料，在處理水面浮油和處理水中乳化油時(shí)比聚氨酯和適性炭具有更優(yōu)良的性能，無論對(duì)各種 單純油類、水而浮油以及乳化狀液屮的油和低含油業(yè)屮的油都有極好的吸附脫除能力 11o此外，煤渣、焦炭也被用于吸附劑的研究，并収得很好的處理效果。膜分離法是一種新 興的除油方法，發(fā)展很快。超濾工藝用于拉絲廢水處理,已取得了一定的進(jìn)展，逐漸從實(shí)驗(yàn) 室走向?qū)嶋H應(yīng)用階段。日本mitsutoshi nakajima12等分別用膜過濾和硅藻土吸附對(duì)乳化油 和非離子表面活性劑進(jìn)行處理，用色譜法測(cè)定的結(jié)果表明，超濾對(duì)乳化油和非離子表面活性 劑的去除率分別為97%和90%,微濾的去除率為39%61%和16%19%,硅藻土吸附的去 除率為40%49%和8%14%o可見超濾的處理效果顯著。