去除油墨廢水中COD的研究

1、在口常生活中人們常用蜂窩煤生火做飯，燃燒后的煤渣易對(duì)環(huán)境造成污染。使用煤 渣處理廢水具有一定的應(yīng)用前景。木文分別考察了煤渣投放量，進(jìn)水cod濃度，攪拌吋 間三種因素對(duì)于煤渣吸附去除汕墨廢水中cod的影響。結(jié)果表明：用4g煤渣吸附石, 油墨廢水中cod的去除率最高，吸附曲線趨于平穩(wěn)；進(jìn)水cod濃度越小，吸附效果 越好，每克煤渣的吸附量越小，廢水屮的cod的去除率越高；攪拌吋間為一小吋吋， 吸附效果最佳。關(guān)鍵詞：煤渣；cod；去除率abstractin life,people often use briquettes for cooking,after burning cinder easily

2、pollute the environment.use cinder treated wastewater has certain application prospect.this paper examines the cinder were put in amount of cod concentration,mixing time three factors cinder adsorption for ink removal of cod in wastewater impact. the results showed that: 4g cinder adsorption stone,

3、the highest adsorption curve ink wastewater cod removal stabilized; cod concentration is smaller, the better absorption, adsorption smaller cinder per gram, the wastewater cod of the higher removal rate; stirring time of one hour, the best adsorption.keywords:cinder;cod;removal1前言1.1油墨的定義與分類近年來，我國(guó)油墨

4、行業(yè)得到迅速發(fā)展，油墨廢水的排放量也隨之急劇升高，廢水一 旦排入水體，會(huì)造成嚴(yán)重的水污染，影響人自然的生態(tài)平衡和人類身體健康，因此對(duì)汕 墨廢水進(jìn)行處理必不可少。油墨是由作為分散相的色料和作為連續(xù)相的連接料組成的一種穩(wěn)定的粗分散體系 叫其中色料為汕墨提供所需的顏色，連續(xù)料為其提供必要的轉(zhuǎn)移傳遞性能和干燥性能， 因此油墨一般由色料，連續(xù)料和助劑組成。其分類方法有多屮。按干燥方式可分為滲透干燥型油墨、揮發(fā)干燥型、氧化結(jié)膜干 燥型、輻射干燥型等；按承印材料分，可紙張印刷汕墨、織物印刷汕墨、塑料印刷汕墨、 金屬印刷油墨、玻璃印刷油墨、陶瓷印刷油墨等；按產(chǎn)品特性分，可分為熒光油墨、亮 光油墨、磁性油墨、導(dǎo)

5、電油墨、紫外干燥油墨等；按溶劑類型可分為水溶性油墨和油溶 性汕墨。1.2油墨廢水的來源及污染現(xiàn)狀油墨廢水的主要來源于油墨的生產(chǎn)和使用過程屮，油墨生產(chǎn)包括顏料和樹脂生產(chǎn)。 汕墨企業(yè)排放的主要有顏料廢水和樹脂廢水。所以汕墨廢水具有有機(jī)物含量高、生物降解性差、重金屬含量高、水質(zhì)波動(dòng)大、高色度、高cod等特征。在油墨廢水的處理屮，化學(xué)需氧量(cod)的處理尤為重要，cod是指在強(qiáng)酸和加 熱條件下，用強(qiáng)氧化劑處理水樣吋所消耗的氧化劑的量，以02(mg/l)表示，它反映了水 中受還原性物質(zhì)污染的程度。是評(píng)價(jià)水體污染的綜合性指標(biāo)叫 因此油墨廢水中cod 的處理是及其重要的，現(xiàn)在主要有重銘酸鉀法是國(guó)家cod測(cè)

6、定的標(biāo)準(zhǔn)方法，這種方法具 有測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確、精密度高等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是：分析時(shí)間長(zhǎng)、測(cè)定速度慢、效率低，難以 適用于樣品的批量測(cè)定和水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)的管理。1.3油墨廢水的處理污水處理技術(shù)按處理程度可以分三個(gè)級(jí)別處理；其中一級(jí)處理主要是除去污水中固 體污染物，但處理后達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)；二級(jí)處理主要除去污水中易降解的冇機(jī)物，使水 屮有機(jī)污染達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；三級(jí)處理是進(jìn)一步處理水屮難降解的有機(jī)污染物和可溶性無 機(jī)物叫國(guó)內(nèi)外對(duì)汕墨廢水的處理做了大量研究，主耍有吸附，氣浮，超濾，化學(xué)混凝， 鐵屑微電解，光催化氧化，化學(xué)氧化，水解酸化法等。1.4煤渣的簡(jiǎn)介1.4.1煤渣的物理結(jié)構(gòu)和主耍成分利用吸附作用處理廢水，蜂窩

7、煤渣相比較于活性炭和竹炭來說，價(jià)格便宜，原料易 得，還可以減輕環(huán)境污染，因此有不少關(guān)于煤渣處理廢水的研究。前人z噌利用煤渣吸 附脫色處理造紙廠顏色廢水，且有一定的吸附效果。煤在高溫燃燒的過程中，其中碳燃 燒后生成氣體排出，使其原來所占據(jù)的空間變成孔隙，另外還有較多的硫化氫氣體從煤 塊中溢出，氣體所通過的路徑有形成一定的氣體通道，是煤渣具有與活性炭相似的疏松 多孔的物理結(jié)構(gòu)。煤渣的主要成分冇sio2, ai2o3, fe2o3, cao,未燃燒完全的炭和極 少量的鎂、硫'等。1.4.2煤渣的吸附性能從煤渣的物理化學(xué)性能來看，煤渣處理廢水是通過它的物理吸附和化學(xué)吸附。蜂窩 煤渣具有類似活性

8、炭的孔狀結(jié)構(gòu)，有比表面積大，比表面能較高等特點(diǎn)。煤渣除了可以 吸附廢水中的有害物質(zhì)外還可以對(duì)有害物質(zhì)起到絮凝共沉作用，但絮凝共沉知對(duì)吸附起 到補(bǔ)充作用，并不能取代吸附的主導(dǎo)地位。冇關(guān)數(shù)據(jù)表明叫 煤渣吸附可去除水中的污 染物，減少?gòu)U水屮的cod含量和降低色度。1.4.3煤渣的應(yīng)用煤渣一直被認(rèn)為是廢渣，但隨著不可再生資源的仃益減少，人們對(duì)廢物利用的認(rèn) 識(shí)逐漸提高。煤渣可應(yīng)用以下幾個(gè)方面：(1) 煤渣應(yīng)用廢水處理系統(tǒng)，煤渣具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，可除去廢水中的顆粒， 對(duì)水中的cod、色度具有良好的吸附作用，是一種廉價(jià)的吸附劑。(2) 煤渣用于建筑業(yè)，利用粉煤灰和煤渣可制造空心墻體磚，是一種新型的復(fù)合 材

9、料，并且在生產(chǎn)過程中不用燒制，大大節(jié)省資源。(3) 煤渣用于農(nóng)業(yè)，煤渣可填坑造田，增加耕地面積。(4) 其他方面，煤渣還可以用于護(hù)岸綠化，防止水土流失。利用煤渣的保溫性能 制取保溫制品，可直接用于農(nóng)畜業(yè)的去除臭味等。1.5研究的目的與意義我國(guó)是產(chǎn)煤大國(guó)，我國(guó)口前的煤渣的年排放量超過3萬噸，除部分合理使用外，剩 下一大部分作為廢棄物排放，不僅造成了極人的資源浪費(fèi)，也導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染。 隨著我國(guó)的社會(huì)發(fā)展和工業(yè)水平的提高，煤渣的排放量也逐漸升高，加重環(huán)境負(fù)扌小如 果將煤渣的吸附性能利用起來，用于工業(yè)廢水的處理，不僅節(jié)約了大量的資源，還降低 了工業(yè)廢水的處理成本。煤渣原料易得，成本低，吸附效果佳

10、?？膳c活性炭一起使用， 不僅增加吸附性能，還可以減少活性炭的使用量。從而減少固體廢物的占地面積，還可 以達(dá)到已廢止費(fèi)的口的。木文以蜂窩煤渣為研究對(duì)象，研究其對(duì)cod的去除能力，從 投放量，吸附吋間，進(jìn)水cod濃度三個(gè)方面進(jìn)行研究，為以后的研究提供了一定的理 論基礎(chǔ)。2材料與方法2.1儀器與藥品2.1.1實(shí)驗(yàn)紗品本次實(shí)驗(yàn)所用的水樣是由池州市九鼎紙業(yè)股份有限公司提供的未經(jīng)過任何處理的油墨 廢水；水樣的cod值為3924.96 mg/lo煤渣由導(dǎo)師自帶家用燃盡的蜂窩煤煤渣。把煤渣研碎成小塊，放置備用。表2-1實(shí)驗(yàn)所需藥品名稱純度廠家六水合硫酸亞鐵錢分析純洛陽(yáng)市化學(xué)試劑廠重洛酸鉀分析純上海東掘化學(xué)試劑

11、公司硫酸亞鐵分析純上?；瘜W(xué)試劑總廠硫酸銀分析純上海潤(rùn)捷化學(xué)冇限公司鄰菲羅咻分析純天津市人茂化學(xué)試劑廠98%濃硫酸分析純上海振企化學(xué)試劑冇限公司2.1.2實(shí)驗(yàn)儀器表2-2實(shí)驗(yàn)所需儀器名稱型號(hào)廠家電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱dh6-90385-111上海新苗庚療器械制造冇限公司電爐dk-98- ii天津市泰斯特儀器有限公司電子天平fa2104n上海菁海儀器有限公司雙向磁力加熱攪拌器78-2江蘇省金壇市榮華儀器制造冇限公司循環(huán)水多用真空泵shb-3鄭州杜甫儀器廠2.2實(shí)驗(yàn)方法221煤渣投放量對(duì)煤渣吸附去除油墨廢水中cod的影響用天平稱取4份竹炭，每份分別為1 g,2g, 3g, 4g,加入裝有100 ml稀釋

12、8倍油墨廢水原液的燒杯屮，然后把燒杯放到雙向磁力加熱攪拌器上，采用屮等攪拌速度攪 拌，同時(shí)開始攪拌，攪拌lh。攪拌完成后進(jìn)行抽濾，測(cè)定其剩余cod值。測(cè)定三組, 取平均值，計(jì)算吸附率和cod去除率。2.2.2進(jìn)水cod濃度對(duì)煤渣吸附去除油墨廢水屮cod的影響稱取4份煤渣，每份4g。分別放入編號(hào)為1,2,3,4的燒杯中。再將編號(hào)為1的燒杯 放入未被稀釋的cod原液，編號(hào)為2的燒杯放入稀釋2倍的水樣，編號(hào)為3的號(hào)燒杯 放入稀釋4倍的水樣，編號(hào)為4的燒杯放入稀釋6倍水樣，每個(gè)燒杯放置的水樣均為 100 mlo最后把各個(gè)燒杯放置到雙向磁力加熱攪拌器上，同時(shí)采用中等速度進(jìn)行攪拌, 攪拌lh攪拌完成后，用

13、循環(huán)水真空泵進(jìn)行抽濾，取濾液，測(cè)定器剩余cod值，測(cè)定三 組，取平均值，計(jì)算吸附率和去除率。2.2.3相同煤渣投放量，攪拌吋間對(duì)煤渣吸附去除廢水中cod的影響用天平稱取4份煤渣，每份4g,分別放入標(biāo)為1號(hào)，2號(hào)，3號(hào)，4號(hào)的燒杯，再 向各燒杯屮加入稀釋8倍的油墨廢水水樣loomlo把燒杯放到雙向磁力加熱攪拌器上 攪拌，1號(hào)燒杯攪拌30 min, 2號(hào)攪拌lh, 3號(hào)攪拌1.5 h, 4號(hào)攪拌2 h。攪拌完成后 用循環(huán)水真空泵進(jìn)行抽濾，取濾液，測(cè)定器剩余cod值，測(cè)定三組，取平均值，計(jì)算吸 附率和去除率。2.2.4測(cè)定水樣中的cod取少量水樣放入試管，并加入適量一定濃度的重鎔酸鉀和硫酸硫酸銀溶液

14、，在酒 精燈上加熱，若試管水樣變?yōu)槟泓S綠色則可進(jìn)行試驗(yàn)。通過多次預(yù)實(shí)驗(yàn)，探究油墨廢水 的稀釋倍數(shù)，最終以稀釋8倍為準(zhǔn)。取稀釋8倍的水樣，加入定量重洛酸鉀和催化劑硫 酸硫酸銀，加熱回流沸騰并持續(xù)一段時(shí)間，待其卻后加入硫酸亞鐵進(jìn)行標(biāo)定，測(cè)定cod 值。2.2.4.1藥品的配制0.250 mol/l重鉆酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液：用分析天平稱取12.258 g固體重銘酸鉀，放入電 熱恒溫干燥箱，在105°c下干燥2h,溶于水屮，倒入1000ml容量瓶屮，用蒸憎水稀釋 至刻度線搖勻。硫酸亞鐵鞍溶液：用天平稱取39.5 g硫酸亞鐵鞍固體，溶解在去蒸憾水中，溶解時(shí) 邊攪拌邊加入20 ml98%的濃硫酸，待其溶

15、液冷卻后倒入1000 ml容量瓶屮，用蒸鐳水 稀釋至刻度線搖勻。硫酸硫酸銀溶液：向500 ml的98%的濃硫酸中加入5 g固體硫酸銀，放置1-2天, 等待其全部溶解，放入棕色試劑瓶備用。亞鐵靈指示劑無需配制，實(shí)驗(yàn)室提供。2.2a.2硫酸亞鐵鞍溶液的標(biāo)定用移液管準(zhǔn)確移取10.00 ml重鋸酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液于錐形瓶屮，用蒸綢水稀釋至100 ml,加入30 ml的濃硫酸，待其冷卻后，加入3滴亞鐵靈指示劑。用配制好的硫酸亞 鐵鞍溶液進(jìn)行標(biāo)定，溶液的顏色由黃色變?yōu)榧t褐色即為滴定終點(diǎn)，做三次平行實(shí)驗(yàn)，記 錄消耗的硫酸亞鐵鞍的體積，三次取平均值，利用下面公式計(jì)算硫酸亞鐵鞍溶液濃度。其計(jì)算濃度公式為：c = 0.

16、2500xl0.00/vc:硫酸亞鐵鞍的濃度mol/lv:滴定時(shí)所使用的硫酸亞鐵鞍的體積ml2.2.4.3 空白實(shí)驗(yàn)用量筒量取20 ml蒸憾水于圓底燒瓶中，加入10 ml重鉆酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液和幾粒沸 石，搖勻。搭建回流裝置，將圓底燒瓶接入球形冷凝管下端，接通冷凝水，從冷凝管上端緩慢 加入30 ml硫酸硫酸銀催化劑，打開電爐，開始加熱，溶液開始沸騰起冋流兩個(gè)小吋。 回流完成后待其冷卻，加入25 ml蒸憎水沖洗冷凝管，取下燒瓶，將燒瓶中溶液倒入 250 ml錐形瓶中，用蒸餛水稀釋至140 ml,冷卻后加入23滴亞鐵靈指示劑，用硫酸 亞鐵鞍溶液，溶液變?yōu)榧t褐色即為滴定終點(diǎn)，記錄消耗硫酸亞鐵鞍的體積v。2

17、.2.4a汕墨廢水cod值的測(cè)定從造紙廠取用的油墨廢水原液cod含量過高，不適于重鉆酸鉀法測(cè)定，使用重鉆 酸鉀法只能測(cè)定cod含量為30 mg/l-700 mg/l的水樣，因此需將油墨廢水稀釋至一定 倍數(shù)方可測(cè)定。具體方法為：取不同稀釋倍數(shù)cod水樣的1/10 t試管中，加入1/10的 重鉆酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液和1/10的硫酸硫酸銀催化劑搖勻，在酒精燈上加熱，若試管中溶液 變綠，則稀釋后溶液cod含量過高，不符合實(shí)驗(yàn)要求。在以同樣方法進(jìn)行多次預(yù)實(shí)驗(yàn) 后，確定汕墨廢水在稀釋8倍后方可使用重洛酸鉀法測(cè)定。取20 ml稀釋8倍的水樣 于圓底燒瓶中，用與空白試驗(yàn)同樣的方法測(cè)定水樣中cod的含量，記錄消耗硫酸亞

18、鐵鞍 溶液的體積。用同樣方法再測(cè)量?jī)山M，記錄消耗硫酸亞鐵鞍的體積，三次取平均值v2。 用下列公式計(jì)算水樣中的cod值。其計(jì)算公式為：codcr = (vi -v2)x cx 8x 1000/vc:硫酸亞鐵鞍溶液的濃度vi：空白實(shí)驗(yàn)滴定硫酸亞鐵鞍溶液的體積 v2：水樣使用硫酸亞鐵鞍溶液滴定的體積 v:水樣的體積 8000： /4 02的摩爾質(zhì)量以mg/l為單位換算値用于計(jì)算去除率的公式如下，吸附率的計(jì)算公式： =(co - cj / cox 1 oo%co：汕墨廢水的cod值cc：油墨廢水用煤渣吸附后的cod值吸附量的計(jì)算公式：/ = (co - cj /同x vco：汕墨廢水的cod值cc:油

19、墨廢水用煤渣吸附后的cod值v:水樣的體積m:煤渣的質(zhì)量3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析3.1投放量對(duì)煤渣吸附油墨廢水中cod的影響隨著煤渣的投放量的增多，煤渣對(duì)油墨廢水的吸附率逐漸升高，水樣屮cod的含 量不斷減小，每克煤渣的吸附量先增大后減小，結(jié)果見表31。表3-1不同煤渣投放量對(duì)廢水cod的吸附量及每克吸附量投放量(g)01234廢水cod447.85442.68282.19261.47212.10值(mg/l)吸附量-011.661.24(mg/g)吸附率(%)-1.1536.9941.6242.64不同投放量每克煤渣的吸附量曲線圖，見下圖31。煤渣投放量/g圖3-1不同煤渣投放最對(duì)汕墨廢水cod的吸

20、附不同煤渣投放量對(duì)廢水中cod的吸附率的趨勢(shì)圖，見下圖3-2渣投放量滄45.00%40.00% 435.00% 30.00% 量 25.00% 函 20.00%15.00%10.00%5.00% j0.00%圖3-2不同煤渣投放錄對(duì)汕墨廢水cod的吸附率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：攪拌1 h時(shí)，在煤渣投放量為1-2 g時(shí)，水樣中cod值不斷下降, 煤渣對(duì)cod的吸附率迅速增人，在投放量為4 g時(shí)，煤渣對(duì)cod的吸附率趨于平緩, 沒冇明顯變化。而每克煤渣的吸附量呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后減小的趨勢(shì)，在2-2.5 g之間，每 克煤渣的吸附量達(dá)到最大，之后每克煤渣的吸附量趨于平緩，幾乎沒有增長(zhǎng)。隨著煤渣投放量的增加，cod的吸

21、附率不斷增加，每克煤渣的吸附量也不斷增加，但最后都沒冇明顯變化，煤渣冇類似與活性炭的多空結(jié)構(gòu)，但沒其性能優(yōu)良，極易達(dá)到飽和，所以吸附量和吸附率在最后增長(zhǎng)緩慢。3.2進(jìn)水cod濃度對(duì)煤渣吸附油墨廢水中cod的影響攪拌lh,投放量為4 g時(shí)，隨著進(jìn)水cod濃度的降低，煤渣對(duì)廢水cod的吸 附率不斷增大，但每克煤渣的吸附量不斷減小，結(jié)果見表32。表3-2不同進(jìn)水濃度竹炭吸附lh后廢水cod的去除率及每克竹炭吸附量稀釋倍數(shù)0倍2倍4倍6倍吸附前cod3924.961962.48981.24654.15值(mg/l)吸附后cod2398.041126.96515.92328.29值(mg/l)去除率27

22、.37%32.72%42.37%44.23%吸附址(mg/g)27.0916.1913.9710.94不同進(jìn)水濃度時(shí)每克煤渣對(duì)油墨廢水cod吸附量的曲線圖，見圖3-3o2 -1 -0|iiiiii01234567稀釋倍數(shù)圖3-3不同吸附時(shí)間每克竹炭的吸附量不同進(jìn)水濃度是煤渣對(duì)廢水cod的吸附率曲線圖，見下圖3-4o100 i|iiiii101234567 稀釋倍數(shù)圖3-4不同進(jìn)水濃度時(shí)煤渣對(duì)cod的吸附率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：煤渣投放量為4 g,攪拌時(shí)間為lh時(shí)，每克煤渣對(duì)水樣中cod 的吸附量隨著進(jìn)水濃度的降低而逐漸減小，對(duì)水樣中cod的吸附率卻逐漸增加，當(dāng) 進(jìn)水濃度低到-定程度時(shí)，煤渣對(duì)cod的吸

23、附率增長(zhǎng)緩慢。因?yàn)槊涸膶?duì)溶液中吸附質(zhì)的吸附可分為三個(gè)連續(xù)階段，第一為外部顆粒擴(kuò)散階 段，吸附質(zhì)由溶液擴(kuò)散到煤渣表面；第二為孔隙擴(kuò)散階段，吸附質(zhì)在煤渣孔隙內(nèi)部擴(kuò) 散；第三為吸附反應(yīng)階段，即吸附質(zhì)吸附在煤渣孔隙內(nèi)表面。在吸附過程屮，外部顆 粒擴(kuò)散階段與溶液濃度成正比，因此在相同時(shí)間內(nèi)，進(jìn)水濃度越高，每克煤渣的吸附 量越大。進(jìn)水濃度越低，煤渣吸附越不易達(dá)到飽和，所以吸附率隨著進(jìn)水濃度的降低 而緩慢增加。3.3攪拌時(shí)間對(duì)煤渣吸附油墨廢水中cod的影響隨著進(jìn)水cod濃度的降低，竹炭對(duì)油墨廢水吸附1 h后廢水cod值不斷減小, 去除率不斷增大，而竹炭吸附量不斷減小，結(jié)果見表33。表3-3不同攪拌時(shí)間煤渣

24、吸附廢水后的吸附量及吸附率吸附時(shí)間(h)00.511.52廢水cod388.68205.83167.73190.31257.68值（mg/l）吸附量-0.91110.990.655（mg/g）吸附率()-47.0456.8551.0433.70不同攪拌吋間煤渣對(duì)汕墨廢水cod吸附量的曲線圖，見下圖3-5o圖3-5 不同攪拌時(shí)間煤渣對(duì)油墨廢水吸附量不同攪拌吋間煤渣對(duì)汕墨廢水cod吸附率的曲線圖，見下圖3-6o605040302010 -圖3-6不同攪拌時(shí)間煤渣對(duì)汕墨廢水的吸附率攪拌時(shí)間/h1.50.52.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析煤渣的投放量為4.0 g,水樣中煤渣對(duì)cod的吸附量和吸附率在 0-1 h內(nèi)均隨攪拌時(shí)間的增加而增加，在1-2 h內(nèi)cod值卻冇所升高，吸附量和吸附 率都下降。攪拌吋間為lh,每克煤渣的吸附量為1.11 mg/g,吸附效果最好。隨著攪拌吋間的增加，廢水cod值，及煤渣對(duì)廢水cod的吸附量和吸附率均是 先增大后減小。呈現(xiàn)這種趨勢(shì)的原因是，攪拌時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致解吸速率大于吸附速率, 致使煤渣吸附效果變差。4結(jié)論本文從煤渣投放量，進(jìn)水cod濃度，攪拌吋間三個(gè)不同方面研究了煤渣對(duì)汕墨 廢水中cod的吸附影響，具體結(jié)論如下：攪拌lh吋，隨著煤渣投放量的增加，吸附量先增大后減小，吸附率先增大后 無明顯變化。對(duì)丁水樣中co