改性磁性材料處理餐飲廢水的研究

1、改性磁性材料處理餐飲廢水的研究*張鳳娥第一 張鳳娥，女，1964年生，碩士，主要從事建筑給水排水教學(xué)和研究工作。*江蘇省高校自然基金資助工程no.04kjb610031。 魏經(jīng)逵 謝 琦 龍正海江蘇工業(yè)學(xué)院環(huán)境與平安工程學(xué)院，江蘇 常州 213164摘要 研究了改性前后磁性材料對(duì)餐飲廢水中cod和動(dòng)植物油的吸附性能。結(jié)果說(shuō)明，改性后磁性材料吸附性能加強(qiáng)；處理餐飲廢水的最正確條件為：ph為4.5，吸附時(shí)間為15 min，振蕩強(qiáng)度為180 r/min，改性后磁性材料投加量為15 g/l；溫度對(duì)吸附性能影響不大；常溫25 下，改性磁性材料對(duì)實(shí)際餐飲廢水進(jìn)行處理，動(dòng)植物油和cod的去除率分別到達(dá)78.

2、4%、75.7%以上。關(guān)鍵詞 磁性材料 改性 吸附 餐飲廢水treatment of the restaurant wastewater by modified magnetite materials method zhang fenge，wei jingkui，xie qi，long zhenghai. (school of environmental safety engineering, jiangsu polytechnic university, changzhou jiangsu 213164)abstract: the adsorption properties of modif

3、ied magnetite materials for cod and oil from restaurant wastewater were studied on this paper. the results showed that the adsorption properties of modified magnetite materials greatly enhanced than before, the best restaurant wastewater treatment conditions were as follows: ph of 4.5, adsorption ti

4、me of 15 min, oscillation intensity of 180 r/min, adsorbent dosage of 15 g/l. the effect of temperature was little on the adsorption property. the removal rate of the oil and cod reached more than 78.4% and 76.0 %，respectively.keywords: magnetic materials; modifying; adsorbent; restaurant wastewater

5、 吸附法是去除水中有機(jī)或無(wú)機(jī)污染物的一種較為常用且有效的方法。目前，應(yīng)用較多的吸附劑有活性炭、粘土、硅膠、沸石、殼質(zhì)類等1。氧化鐵是最常見(jiàn)的一類礦物,因其具有較高的外表電位和較大的比外表積，故常應(yīng)用它形成的內(nèi)電解來(lái)處理各類廢水。利用鐵的氧化物或氫氧化物去除水中重金屬離子或有機(jī)污染物已有大量研究報(bào)道2。餐飲廢水的成分復(fù)雜，有機(jī)物含量高，主要有食物纖維、淀粉、脂肪、動(dòng)植物油脂、各類佐料、洗滌劑和蛋白質(zhì)等。對(duì)餐飲廢水的處理主要是對(duì)其中的油和cod的去除。筆者利用改性后的磁性材料作為吸附材料對(duì)餐飲廢水中的cod和油的去除性能進(jìn)行了研究。1 實(shí)驗(yàn)局部1.1 試驗(yàn)材料試驗(yàn)吸附材料：利用天然磁鐵礦研磨粉末代

6、替四氧化三鐵進(jìn)一步降低材料本錢(qián)。磁鐵礦原料中含有局部雜質(zhì)，用磁選管別離提純，清洗烘干后放入行星式球磨機(jī)中磨成粉末，期間經(jīng)常取出細(xì)組分，以免磨得太細(xì)，造成團(tuán)聚。根據(jù)斯托克斯原理不同粒徑的微粒的自由沉降速度不同，磨好的磁鐵礦粉過(guò)200目篩，水析法篩選出其中粒徑小于30 m的局部。自制進(jìn)行外表改性，制備好的改性磁粉與水混勻后，用一塊永磁鐵就可以實(shí)現(xiàn)快速別離，顯示出較好的磁別離性能。試驗(yàn)?zāi)M乳化油廢水3：由于餐飲廢水的特性不夠穩(wěn)定，試驗(yàn)中采用制備的模擬乳化油廢水進(jìn)行研究。取1.5 l自來(lái)水于玻璃瓶中，參加1.75 g油品與外表活性劑的混合物二者的質(zhì)量比為5:1機(jī)械攪拌1.5 h，靜置2 d，抽取底層飽

7、和乳化油廢水，自制人工廢水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，cod在1 000 mg/l左右。1.2 實(shí)驗(yàn)試劑fecl3·6h2o、naoh、鹽酸均為分析純。1.3 實(shí)驗(yàn)儀器phb-9901型ph計(jì)；5b-6型cod速測(cè)儀；f2000-紅外測(cè)油儀；d-8401型多功能攪拌器；thz-c型恒溫振蕩器；xcgs磁選管。1.4 實(shí)驗(yàn)方法磁性吸附材料處理餐飲廢水的性能實(shí)驗(yàn)：在250 ml錐形瓶中參加100 ml模擬廢水，用稀鹽酸或稀氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)ph至一定值，投加改性的吸附材料，放入恒溫振蕩器內(nèi)振蕩一段時(shí)間，取出后進(jìn)行磁別離，分別測(cè)定上清液中的油與cod。由于餐飲廢水中的油和cod的含量成正相關(guān)性，故前期實(shí)驗(yàn)只測(cè)

8、了廢水的cod含量。動(dòng)植物油含量的測(cè)定4：將50 ml水樣移至分液漏斗中，加鹽酸酸化至ph2，用20 ml四氯化碳洗滌取樣燒杯后移入分液漏斗中，參加約1 g氯化鈉，充分振蕩2 min，并經(jīng)常開(kāi)啟活塞排氣。靜置分層后，將萃取液流入100 ml具塞錐形瓶中。用20 ml四氯化碳重復(fù)萃取一次，往錐形瓶中加無(wú)水硫酸鈉，至不再結(jié)塊為止，蓋好塞子靜置0.5 h。另在玻璃漏斗頸部襯墊5 mm脫脂棉經(jīng)四氯化碳清洗，脫水萃取液經(jīng)此過(guò)濾于50 ml容量瓶中，并用少量四氯化碳清洗錐形瓶和漏斗，并入容量瓶，加四氯化碳稀釋至標(biāo)線定容，并搖勻。用4 cm比色皿，以四氯化碳為參比，紅外測(cè)油儀測(cè)定直接讀出動(dòng)植物油含量。2 結(jié)

9、果與討論2.1 ph對(duì)cod去除率的影響在材料投加量2 g/l、cod為1 227 mg/l、體積100 ml、溫度25 、轉(zhuǎn)速180 r/min、反響時(shí)間1 h的條件下，不同ph下測(cè)試cod的去除率，結(jié)果見(jiàn)圖1。從圖1可見(jiàn)，兩種吸附材料對(duì)cod去除率均隨ph的增加先逐漸增加，然后又迅速減小。當(dāng)ph增加到4.5、5.0時(shí)，cod去除率分別到達(dá)最大值，隨后開(kāi)始大幅度下降，當(dāng)ph=8.5左右時(shí)，cod去除率已經(jīng)非常低。說(shuō)明酸性條件更有利于吸附，堿性條件不利于吸附反響的進(jìn)行。這是因?yàn)橛捎谌芤褐械挠偷挝搅送獗砘钚詣┒鴰ж?fù)電，磁粉顆粒帶正電，兩者間存在靜電引力5，而溶液的ph會(huì)影響吸附劑和吸附質(zhì)的存在

10、形式和帶電狀況，吸附材料、吸附質(zhì)不同，其適宜吸附的ph范圍也不同。cod去除率/% ph圖1 ph對(duì)cod去除率的影響2.2 反響時(shí)間對(duì)cod去除率的影響在cod為1 188 mg/l、ph為4.55.0、其他同上的條件下，不同反響時(shí)間測(cè)試cod去除率的結(jié)果見(jiàn)圖2。cod去除率/% 反響時(shí)間/min圖2 反響時(shí)間與cod去除率的關(guān)系從圖2可見(jiàn)，兩種吸附材料對(duì)cod的吸附速率很快，吸附前15 min吸附量迅速上升，15 min后變化趨勢(shì)已經(jīng)很緩慢，20 min后吸附量根本保持不變，到達(dá)平衡。快速吸附說(shuō)明油脂分子在吸附劑外表的快速擴(kuò)散和絡(luò)合，這與所制備吸附材料的粒度直接相關(guān)，由于其粒徑都很小，在水

11、中分散度高，固液接觸面積大，有利于油脂分子向吸附劑外表活性位點(diǎn)的擴(kuò)散，而且材料粒度小，吸附幾乎只發(fā)生在吸附劑的外外表，沒(méi)有更多的內(nèi)擴(kuò)散過(guò)程，吸附速率主要由溶液中油脂的擴(kuò)散速率決定，因此表現(xiàn)出較快的吸附速率，這對(duì)提高餐飲廢水的處理工藝效率非常有利。2.3 振速對(duì)去除率的影響在cod為1 09 5mg/l、其他同上的條件下，只改變振速，結(jié)果見(jiàn)圖3。較快的振動(dòng)速度有利于增加吸附劑和吸附質(zhì)之間的相對(duì)速度，會(huì)使液膜變薄，可提高外部擴(kuò)散速度，縮短吸附時(shí)間，但從圖3可見(jiàn)，當(dāng)振速大于180 r/min后，處理效果提高得已不太明顯，甚至還會(huì)有所降低，可能是水的剪切力太大，使那局部依靠物理作用吸附的不是很牢固的油

12、脂脫落下來(lái)，因此采用180 r/min作為實(shí)驗(yàn)條件。去除率/% 振速/(r·min-1)圖3 振速與cod去除率的關(guān)系2.4 吸附劑投加量對(duì)cod去除率的影響cod去除率/%在cod為1 094 mg/l、反響時(shí)間20 min、其他同上的條件下，只改變吸附劑投加量，結(jié)果見(jiàn)圖4。 投加量/(g·l-1)圖4 吸附劑投加量與cod去除率的關(guān)系從圖4可見(jiàn)，吸附劑投加量在15 g/l時(shí)就可到達(dá)較好的處理效果，繼續(xù)投加對(duì)處理效果沒(méi)有太大的影響，因此吸附材料的投加量以15 g/l作為實(shí)驗(yàn)條件。2.5 溫度對(duì)cod去除率的影響在cod為1 006 mg/l、反響時(shí)間20 min、其他同上

13、的條件下，只改變反響溫度，結(jié)果見(jiàn)圖5。cod去除率/%隨著溫度的升高cod去除率逐漸減小，說(shuō)明油脂在材料上的吸附是放熱反響，低溫有利于吸附，而高溫不利于吸附的進(jìn)行，不過(guò)在1545 時(shí)，處理效果下降的還不是很明顯，餐飲廢水的溫度一般不會(huì)超出45 ，可以取得較好的處理效果。 反響溫度/圖5 反響溫度與cod去除率的關(guān)系2.7 實(shí)際餐飲廢水油和cod的去除研究通過(guò)以上研究得出處理的最正確反映條件，取食堂實(shí)際餐飲廢水進(jìn)行試驗(yàn)，處理見(jiàn)表2。表2 實(shí)際餐飲廢水的內(nèi)電解處理效果編號(hào)工程進(jìn)水出水去除率/%1ph7.227.23動(dòng)植物油/mg·l11942985.1cod/mg·l11 27

14、020483.92ph7.227.28動(dòng)植物油/mg·l11944278.4cod/mg·l11 27030875.73ph6.665.64動(dòng)植物油/mg·l11653380.0cod/mg·l11 06724676.93 結(jié) 論1改性的磁性材料處理餐飲廢水的最正確條件為： ph為4.5，反響時(shí)間為15 min，振速為180 r/min，吸附劑投加量為15 g/l。溫度因素對(duì)處理效果影響不大。2在常溫25下，改性磁性材料對(duì)實(shí)際餐飲廢水進(jìn)行處理，cod和動(dòng)植物油的去除率取得了較好的處理效果。參考文獻(xiàn)：1 劉曉明，楊翠英，宋吉勇.用活性炭為吸附劑處理含cr()電鍍廢水探討j.山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，24(2)：107-109.2 benjamin m m，lecke j o. multiple site adsorption of cd, cu, zn and pb on amorphous iron oxyhydroxidej