稀土-殼聚糖復合絮凝劑印染廢水處理應用研究

1、 稀土-殼聚糖復合絮凝劑印染廢水處理應用研究周 謹（蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學院輕紡系）摘 要： 本文利用稀土-殼聚糖復合絮凝劑處理印染廢水，探討了復合絮凝劑處理印染廢水的處理工藝及最佳處理條件，研究了復合絮凝劑使用時稀土和殼聚糖的濃度、pH值及溫度對印染廢水處理的去濁率、COD去除率、脫色率的影響。采用正交實驗結(jié)合單因素實驗的方法實驗，結(jié)果表明：復合絮凝劑處理印染廢水的最佳條件：稀土-殼聚糖復合絮凝劑濃度為1.5g/L，反應pH=9，溫度為35-45。關(guān)鍵詞：稀土、殼聚糖、復合絮凝劑、印染廢水、處理印染行業(yè)是工業(yè)廢水排放大戶。隨著國內(nèi)經(jīng)濟的快速發(fā)展，印染行業(yè)也獲得了迅猛發(fā)展,在獲得巨大經(jīng)濟效益的同時

2、，其用水量和廢水排放量大幅度增加。印染廢水具有水量大、溫度高、有機物濃度高、成分復雜、生化性差、色度高等特點。其中主要含有染料、漿料、助劑、酸堿、油劑、纖維雜質(zhì)及無機鹽等。該類廢水的處理首先須解決的問題是降低COD與脫色。目前國內(nèi)常用的廢水處理方法有生物法、化學法、物理法等，其中化學混凝法因其具有適應性強、操作簡單、設(shè)備占地少、去COD、色度高、基建投資少等優(yōu)點，而被廣泛應用于印染廢水處理中。目前，各類絮凝劑在印染廢水處理中占有重要地位，絮凝劑已從鋁系、鐵系發(fā)展到有機合成高分子絮凝劑、微生物絮凝劑、天然高分子絮凝劑、復合混凝劑等，同時趨向高效、低毒無公害、多功能、復合化的綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展。殼聚糖是

3、甲殼素的主要成分，目前廣泛地被應用于生物、醫(yī)藥、環(huán)保、化工等行業(yè)，僅在環(huán)保領(lǐng)域，利用其具有的絮凝性質(zhì)，已被較多用于水處理。作為稀土儲量世界第一的我國，利用稀土處理廢水領(lǐng)域應用漸廣。鑒于稀土獨特的理化性質(zhì)，其也在絮凝劑的開發(fā)與應用中日漸活躍。近年來將稀土與聚合氯化鋁(鐵)復配或?qū)⑾⊥僚c殼聚糖、纖維素等復配，制成稀土-無機高分子復合型混凝劑或稀土-有機高分子復合型混凝劑的研究開始起步。此實驗的的意義在于，綜合前人在這方面的研究成果，在前期研究稀土與殼聚糖復配混凝效果的基礎(chǔ)上，將按一定比例的混合稀土與殼聚糖復配，制成稀土-殼聚糖復合絮凝劑，用于處理印染廢水，探討最佳工藝，并對其作用機理作初步分析。1

4、 實驗材料和儀器設(shè)備1.1主要原料和試劑印染廢水:蘇州輝嶺蕾絲有限公司提供，pH=6-10, COD為2800mg/L左右；殼聚糖（醫(yī)藥級，脫乙酰度為90）：浙江澳興生物科技有限公司生產(chǎn)；混合稀土（主要成分氯化鑭、氯化鈰）：江蘇泰州永固稀土有限公司提供；硫酸銀、重鉻酸鉀、硫酸亞鐵銨、氫氧化鈉等均為AR級.1.2主要儀器主要儀器:JB90型強力電動攪拌機、78-型磁力加熱攪拌器、智能型數(shù)字轉(zhuǎn)速表、可調(diào)定量加液器、 pHS-3C型精密pH計、QZ201散射式濁度儀、UV-1600型紫外可見分光光度計、酸度計。1.3測定結(jié)果方法1）脫色率測定分光光度法測定最大吸收波長 脫色率%=（A-B）/A*10

5、0% 注：A為處理前污水的吸光度 B為處理后污水的吸光度2）去濁率測定去濁率%=（E-F）/E*100% 注：E為處理前污水濁度 F為處理后污水濁度3）COD的測定 CODcr的測定采用標準重鉻酸鉀法2 試驗部分2.1稀土-殼聚糖復合絮凝劑的制備首先在稱取0.5g殼聚糖于燒杯中，然后加入20mL的冰醋酸，加熱（4050）、充分攪拌，直至殼聚糖完全溶解。再將溶解后的殼聚糖溶液移至容量瓶（500mL）中定容，最終配成1g/L的殼聚糖溶液。最后將稀土與配好的殼聚糖溶液按3:7比例混合5，于常溫下攪拌24小時使其充分融合，最終制成10g/L稀土殼聚糖復合絮凝劑。22絮凝試驗絮凝方法:采用靜態(tài)燒杯試驗，

6、取1L的廢水水樣（用氫氧化鈉或硫酸調(diào)節(jié)pH值），攪拌(100r/min)1min，使水樣混勻后，投入稀土-殼聚糖絮凝劑溶液,快速攪拌(300r/min)2min，再慢速攪拌(50r/min)，靜置30min后，取上層清液測濁度和COD、色度。3 正交試驗及結(jié)果分析3.1正交試驗結(jié)果稀土與殼聚糖復合使用處理印染廢水，在一定溫度、pH值、攪拌時間條件下，測定廢水去濁度、COD和色度。根據(jù)去除率進行極差分析和水平優(yōu)選結(jié)果,見表1.表1正交實驗表及計算分析 因素水平復合絮凝劑投加量（g/L）pH攪拌時間（分）溫度（）去濁率（%）COD去除率（%）脫色率（%）10.56.052552.4251.3348

7、.3621.06.0102573.6156.0653.1631.17.053580.3569.3759.4241.27.0104583.4677.6464.6351.48.052589.5086.2373.6861.58.0103597.5691.8380.1772.09.054596.7489.3884.2182.59.0102595.1284.0883.2493.010.053586.2384.2082.32103.510.0104580.8678.6976.343.2結(jié)果及討論3.2.1投加量對絮凝結(jié)果的影響 將稀土-殼聚糖復合絮凝劑按照0.5 g /L；1.0 g /L；1.1g/L；

8、1.2.0g/L；1.4g/L；1.5g/L；2.0g/L；2.5g/L；3.0g/L； 3.5g/L的量分別加入水樣中進行絮凝實驗，所得結(jié)果見圖1。圖1 不同投加量對去濁率、COD去除率、脫色率的影響實驗結(jié)果表明，稀土與殼聚糖復合使用時，其投加量對去濁率、COD去除率及脫色率的影響都很大。同時可以得出，并非稀土-殼聚糖復合絮凝劑的投加量越大處理效果越好，當復合絮凝劑投加量達到2.5g/L后，其去濁率、COD去除率及脫色率均開始下降，其中去濁率的降低速度最快，脫色率的降低較緩慢。所以當稀土-殼聚糖復合絮凝劑投加量為1.5 g/L時效果最好：去濁率為97.56%，COD去除率為91.83，脫色率

9、為84.21%。3.2.2 pH對絮凝效果的影響在稀土-殼聚糖復合絮凝劑最佳投加量1.5g/L時，控制印染廢水PH值分別為：6、7、8、9、10進行絮凝試驗，得出實驗結(jié)果見圖2。圖2 pH對去濁率、COD去除率、脫色率的影響實驗結(jié)果表明，pH對絮凝效果的影響很大，從圖2可清晰的看出當pH為9時，絮凝效果最好，當PH繼續(xù)增加時，復合絮凝劑處理廢水后，去濁率、COD去除率及脫色率均開始下降。當廢水pH在適合范圍之內(nèi)時，使用稀土-殼聚糖復合絮凝劑處理廢水時絮凝效果可提升40%左右，可得到最佳絮凝效果：當pH=9時，去濁率為96.74%，COD去濁率為89.38%，脫色率為84.21%。3.2.3 溫

10、度對絮凝效果的影響在稀土-殼聚糖復合絮凝劑最佳投加量為1.5g/L，最佳pH為9時，調(diào)整廢水溫度分別為25、35、45、55、60，進行絮凝試驗，得出實驗結(jié)果見圖3。圖3 溫度對去濁率、COD去除率、脫色率的影響實驗結(jié)果表明，復合絮凝劑處理印染廢水時，溫度對絮凝效果有一定的影響。其中溫度對去濁率的影響最大。當溫度在3545時，絮凝效果最好，去濁率可達到97%左右，COD去除率可達到91%左右，脫色率可達到82%左右。從圖上可清晰看出較高的溫度條件下絮凝效果比較好。相關(guān)資料表明，殼聚糖絮凝劑的水解可能是吸熱反應，當溫度低時，其水解速度較緩慢，而此時水中污染物的布朗運動也比較弱，從而不利于凝聚作用

11、的發(fā)生。但太高溫度則由于污染物的布朗運動過于劇烈，會對稀土-殼聚糖的絮凝作用有所抑制。另外，從圖 3 可看到，溫度對去濁效果的影響較脫色效果及COD去除率大。隨著溫度的升高，濁度變化較快，而脫色效果及COD去除效果變化較緩慢。4 結(jié)論4.1實驗結(jié)果表明，稀土-殼聚糖復合絮凝劑處理印染廢水時，復合絮凝劑的投加量、pH及溫度等條件都對絮凝效果有一定影響，稀土-殼聚糖復合絮凝劑處理印染廢水的最佳條件為：復合絮凝劑濃度為1.5g/L，pH為9，溫度為3545 ；此時去濁率為97.56%、COD去濁率為92.83%，脫色率為80.17%；4.2稀土-殼聚糖復合絮凝劑是一種優(yōu)良的印染廢水處理劑，對廢水中的懸浮物去除效果優(yōu)良，不產(chǎn)生二次污染；4.3殼聚糖與稀土復合后，因其具有復配增效和協(xié)同作用，大大提升了絮凝效果，可以節(jié)省絮凝劑的使用從而節(jié)省廢水處理成本。5 稀土-殼聚糖復合絮凝劑絮凝及脫色機理絮凝法是一種有效而又經(jīng)濟的廢水脫水處理方法之一。它既可以去除原水中的濁度和色度等感官指標，也可以去除各種有毒、有害污染物。絮凝法就是在廢水中預先投加化學藥劑(即絮凝劑)使水中難以沉淀的細小顆粒(粒徑在1至100納米之間)及膠體顆粒失去穩(wěn)定性形成聚集或