摘要:隨(sui)著產(chan)業的(de)迅速發展,大(da)量產(chan)業廢水(shui)的(de)排放給人類生存造成了(le)嚴重的(de)威(wei)脅,尤其是(shi)印(yin)染廢水(shui),因此(ci)尋求有效的(de)處(chu)理(li)方(fang)法是(shi)亟(ji)待解決的(de)題目(mu)。一種新的(de)印(yin)染廢水(shui)處(chu)理(li)技術(shu)———應用(yong)磁流(liu)(liu)體來處(chu)理(li)印(yin)染廢水(shui),分別研究(jiu)了(le)Fe3O4磁流(liu)(liu)體在不(bu)同條件(如pH值、表(biao)面(mian)活性劑的(de)投加量、攪拌時(shi)間、溫度(du)等(deng))下,對(dui)降低(di)印(yin)染廢水(shui)的(de)COD和色度(du)兩個方(fang)面(mian)的(de)影(ying)響。實驗表(biao)明當pH=11,表(biao)面(mian)活性劑量是(shi)亞鐵量的(de)0·16倍(bei),磁流(liu)(liu)體與廢水(shui)的(de)比大(da)于1:10時(shi)COD降低(di)最多,脫色效果最好。

關鍵詞:Fe3O4磁流體;印染廢(fei)水;COD;色度

前言

水(shui)污(wu)(wu)染(ran)(ran)是當前中(zhong)國(guo)(guo)面臨的(de)(de)主要環(huan)境題目(mu)之一。猜測,產業廢水(shui)占總污(wu)(wu)水(shui)量(liang)(liang)的(de)(de)70%以上[1-2]。其中(zhong)紡織(zhi)印(yin)(yin)(yin)染(ran)(ran)行業在(zai)中(zhong)國(guo)(guo)產業生(sheng)(sheng)(sheng)產中(zhong)占有(you)較大(da)的(de)(de)比重,是出口創(chuang)匯的(de)(de)重要產業,也是吸納勞(lao)動(dong)(dong)力的(de)(de)主要勞(lao)動(dong)(dong)密集型(xing)產業。印(yin)(yin)(yin)染(ran)(ran)廢水(shui)主要含(han)各(ge)種染(ran)(ran)料、整理(li)(li)(li)(li)劑(ji)、后處(chu)理(li)(li)(li)(li)劑(ji)等[3],具有(you)以下特點(dian)[4]:水(shui)量(liang)(liang)大(da)、有(you)機污(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)含(han)量(liang)(liang)高、堿度(du)和(he)pH值(zhi)變化(hua)大(da)、水(shui)質變化(hua)大(da);色度(du)高,有(you)時可(ke)達(da)4000倍以上;可(ke)生(sheng)(sheng)(sheng)化(hua)性差,廢水(shui)m(BOD)/m(COD)值(zhi)一般在(zai)20%左右;近年來的(de)(de)化(hua)纖(xian)織(zhi)物(wu)的(de)(de)發(fa)展和(he)印(yin)(yin)(yin)染(ran)(ran)業技術的(de)(de)進步,使難生(sheng)(sheng)(sheng)化(hua)降解(jie)的(de)(de)有(you)機物(wu)在(zai)廢水(shui)中(zhong)的(de)(de)含(han)量(liang)(liang)大(da)大(da)增(zeng)加[5]。單(dan)一處(chu)理(li)(li)(li)(li)工(gong)藝(yi)(yi)均(jun)很難達(da)到(dao)要求,需對不同(tong)(tong)處(chu)理(li)(li)(li)(li)工(gong)藝(yi)(yi)進行優化(hua)組合。因此,系統開(kai)發(fa)不同(tong)(tong)工(gong)藝(yi)(yi)的(de)(de)有(you)效(xiao)組合,研究(jiu)高效(xiao)、經(jing)濟、節能(neng)的(de)(de)印(yin)(yin)(yin)染(ran)(ran)廢水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)(li)反(fan)應(ying)(ying)器將是印(yin)(yin)(yin)染(ran)(ran)廢水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)(li)工(gong)藝(yi)(yi)研究(jiu)的(de)(de)主要內容(rong)和(he)發(fa)展方(fang)向。盡管目(mu)前國(guo)(guo)內外(wai)在(zai)這方(fang)面研究(jiu)較多(duo),提出多(duo)種處(chu)理(li)(li)(li)(li)技術,但在(zai)實際應(ying)(ying)用(yong)中(zhong)有(you)的(de)(de)處(chu)理(li)(li)(li)(li)效(xiao)率不高,有(you)的(de)(de)工(gong)藝(yi)(yi)過于復雜,甚至有(you)的(de)(de)產生(sheng)(sheng)(sheng)二次(ci)污(wu)(wu)染(ran)(ran),達(da)不到(dao)全面凈化(hua)污(wu)(wu)水(shui)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。目(mu)前傳(chuan)統的(de)(de)處(chu)理(li)(li)(li)(li)方(fang)法(fa)處(chu)理(li)(li)(li)(li)工(gong)序繁(fan)多(duo)且(qie)效(xiao)果一般,為此我們應(ying)(ying)用(yong)新型(xing)功能(neng)性材料———磁(ci)流體來對這種廢水(shui)進行處(chu)理(li)(li)(li)(li)研究(jiu)。

磁(ci)(ci)(ci)流體又稱磁(ci)(ci)(ci)性(xing)液(ye)體、鐵磁(ci)(ci)(ci)流體或磁(ci)(ci)(ci)液(ye),它(ta)是由磁(ci)(ci)(ci)性(xing)粒(li)子、基(ji)液(ye)以及表面(mian)活性(xing)劑三者混合而(er)成的一(yi)種穩定的膠狀溶(rong)液(ye)[6]。該流體在靜態時(shi)無磁(ci)(ci)(ci)吸(xi)引力,當有外加磁(ci)(ci)(ci)場作(zuo)用(yong)時(shi),才表現出有磁(ci)(ci)(ci)性(xing)[7]。用(yong)磁(ci)(ci)(ci)流體處(chu)理印染廢(fei)(fei)水作(zuo)為一(yi)種無二次污染的新型(xing)技(ji)術即將被開發出實用(yong)的研究(jiu)方案并付諸于實踐,用(yong)來大批(pi)量地處(chu)理廢(fei)(fei)水。本文主(zhu)要研究(jiu)了磁(ci)(ci)(ci)流體處(chu)理高濃(nong)度印染廢(fei)(fei)水在降低色度和(he)COD兩個(ge)方面(mian)的影響因(yin)素。

1磁流體的制備

采用(yong)醇———水(shui)(shui)共熱(re)法制備Fe3O4磁(ci)流(liu)體。稱量48gFe2(SO4)3,44·48gFeSO4(即Fe2+:Fe3+=2:3溶于(yu)盛有5:1的(de)(de)(de)(de)醇———水(shui)(shui)溶液(ye)的(de)(de)(de)(de)三口燒瓶中制成稀溶液(ye),將(jiang)三口燒瓶置(zhi)于(yu)65℃±1℃的(de)(de)(de)(de)恒溫(wen)水(shui)(shui)浴(yu)鍋中,攪拌使鹽溶液(ye)混和均勻,攪拌的(de)(de)(de)(de)同(tong)(tong)(tong)(tong)時滴(di)加(jia)稀的(de)(de)(de)(de)氨(an)水(shui)(shui),促使水(shui)(shui)解反應完全。在pH=5·6左右(you)出現玄(xuan)(xuan)色的(de)(de)(de)(de)沉淀(dian),繼續滴(di)加(jia)氨(an)水(shui)(shui)至(zhi)pH>10,陳(chen)化30min,調節pH至(zhi)5左右(you),將(jiang)溫(wen)度升(sheng)高至(zhi)80℃攪拌的(de)(de)(de)(de)同(tong)(tong)(tong)(tong)時慢速加(jia)進不同(tong)(tong)(tong)(tong)比例的(de)(de)(de)(de)表面活性劑(ji)對磁(ci)性顆(ke)粒(li)進行表面改性,靜置(zhi)可(ke)觀察(cha)到亮玄(xuan)(xuan)色的(de)(de)(de)(de)磁(ci)基體天生。室溫(wen)下過(guo)濾,先用(yong)無水(shui)(shui)乙醇后用(yong)往離子水(shui)(shui)多次洗滌,干燥煅(duan)燒就可(ke)制得(de)Fe3O4玄(xuan)(xuan)色磁(ci)性粉沫(mo)(mo)。將(jiang)所得(de)粉沫(mo)(mo)按不同(tong)(tong)(tong)(tong)比例溶于(yu)載液(ye)中,就可(ke)制得(de)具有不同(tong)(tong)(tong)(tong)磁(ci)性、粘度穩定的(de)(de)(de)(de)磁(ci)流(liu)體[8]。

2磁流體處理印染廢水脫色效果及降低COD的實驗方法

2.1實(shi)驗(yan)用(yong)水(shui)和水(shui)質

實驗用水取自(zi)吳江市盛澤水處理發展有(you)限(xian)公司的印(yin)染(ran)(ran)廢水,廢水中含有(you)印(yin)染(ran)(ran)行業中常用的酸性(xing)染(ran)(ran)料(liao)、分散(san)性(xing)染(ran)(ran)料(liao)及直接(jie)染(ran)(ran)料(liao)。廢水水質指標:pH:8~10、色度:500~600倍,CODcr:1300mg/L~1500mg/L。

2.2實驗過程(cheng)

小(xiao)燒杯(bei)置于磁(ci)(ci)座(zuo)(磁(ci)(ci)座(zuo)是JB-3型定時(shi)恒溫(wen)磁(ci)(ci)力攪拌器(qi))上,取(qu)一定量(liang)的(de)磁(ci)(ci)流體于小(xiao)燒杯(bei)中,再取(qu)一定量(liang)的(de)廢水(shui)與之(zhi)混合,打開磁(ci)(ci)座(zuo),使(shi)混合液(ye)在燒杯(bei)中旋轉,若干秒后(hou)關掉磁(ci)(ci)座(zuo),使(shi)之(zhi)變成永恒磁(ci)(ci)場,分鐘內,能(neng)見到磁(ci)(ci)性(xing)顆粒向下沉(chen)淀,清楚見到分層,取(qu)出上層清液(ye)10m,l進行(xing)色度及CODcr檢測。

3實驗結果與討論

3.1脫(tuo)色效果與討論

3.1.1磁流體與廢水的比(bi)對(dui)脫色效(xiao)果的影響

固(gu)定廢水用(yong)量為100ml分別(bie)用(yong)不同量的磁流體處理后測出的色度值(zhi)見表1。

表1磁流體與廢水(shui)的比對(dui)處理效(xiao)果(guo)的影響(xiang)

磁流體(ml)258910121520

色度(du)(倍)8050403020202020

由表1可知當磁流體(ti)與廢(fei)水(shui)比?1:10時,處理廢(fei)水(shui)效果較好,色(se)度有明顯降低(di)。分析原因(yin)是假如磁流體(ti)太(tai)少(shao)(shao),所含磁性(xing)顆粒就(jiu)(jiu)少(shao)(shao),磁性(xing)不夠強(qiang),就(jiu)(jiu)不能使磁流體(ti)發揮它的功效。

3.1.2攪(jiao)拌(ban)時間(jian)對脫色效(xiao)果(guo)的影響(xiang)

改變攪(jiao)(jiao)拌時(shi)間,固定磁(ci)(ci)流(liu)體與廢水比為(wei)1:10,可知使(shi)色度降低到(dao)20倍,攪(jiao)(jiao)拌20s已經足(zu)夠。攪(jiao)(jiao)拌的(de)目的(de)是為(wei)了使(shi)磁(ci)(ci)性顆粒與廢水充分的(de)接觸,在磁(ci)(ci)性顆粒分散性能良(liang)好的(de)情況下(xia),攪(jiao)(jiao)拌的(de)時(shi)間不需(xu)要太長。

3.1.3溫(wen)度對廢水脫色(se)效果的影響

改(gai)變溫度(du),固(gu)定(ding)磁流體(ti)與廢水比為1:10,攪(jiao)拌(ban)20s,測出的色度(du)值見表3。

由表3可知,升高溫度,磁流體對(dui)廢水的(de)處理(li)效果有所(suo)降(jiang)低。從微(wei)觀(guan)學上分(fen)析是(shi)磁性顆粒的(de)布(bu)朗(lang)運(yun)動產生的(de)作用,當(dang)溫度升高時(shi),磁性顆粒運(yun)動加(jia)劇不利(li)于微(wei)粒的(de)吸(xi)附、聚集長大和沉降(jiang)[10-11]。

3.2COD的降低與討論

3.2.1表面活性劑投加量及pH值對(dui)降低COD的(de)影(ying)響

(1)用醇———水共熱法制備Fe3O4磁流體,滴加氨水至pH=10,改變加進的表面(mian)活(huo)性劑的量處理印染廢水后所(suo)測得COD數據(ju)如圖1:

(2)用醇(chun)———水共熱法制備Fe3O4磁(ci)流體(ti),滴加氨水至pH=11,改變加進的表面活性劑的量處理(li)印(yin)染廢水后所測得COD數據如下圖(tu):

(3)用醇(chun)———水共熱法制(zhi)備Fe3O4磁流體,滴加氨(an)水至pH=12,改變加進(jin)的表面活(huo)性劑的量(liang)處理(li)印(yin)染廢水后(hou)所測得COD數(shu)據如下圖:

(4)用醇-水共熱法制備Fe3O4磁流(liu)體,滴加氨(an)水至pH=13,改(gai)變加進(jin)的(de)表面(mian)活性劑(ji)的(de)量處理(li)印染廢水后所測得COD數據(ju)如(ru)下圖:

綜合上述(shu)數據可以得知用(yong)1.0g表面活性(xing)(xing)劑(ji)包裹(此(ci)時表面活性(xing)(xing)劑(ji)量(liang)是亞鐵量(liang)的0.16倍),pH值為11時處(chu)理(li)印染廢水時效果較好。此(ci)時磁性(xing)(xing)顆粒的粒徑小(xiao),均勻,磁性(xing)(xing)高(gao),COD下(xia)(xia)降最多,處(chu)理(li)廢水效果好。分析原因是表面活性(xing)(xing)劑(ji)的用(yong)量(liang)假如(ru)太(tai)少(shao)就不足以形(xing)成完整的包裹層;假如(ru)太(tai)多,就會形(xing)成多層吸附,反而導致磁性(xing)(xing)能下(xia)(xia)降[8]。

3.2.2攪拌時間對(dui)降低COD的影(ying)響(xiang)

固定磁(ci)流體與廢水比為1:10,攪拌使其充分接觸反應,隨著攪拌時間的變化(hua)廢水COD的往除(chu)率隨之變化(hua)的曲線見(jian)圖5。

由圖5可知開始時(shi)隨(sui)攪拌時(shi)間的增(zeng)加COD往除率(lv)也逐漸(jian)增(zeng)大,當攪拌時(shi)間為(wei)5min左右時(shi),CO的往除率(lv)達到(dao)最大值(zhi)。之后隨(sui)攪拌時(shi)間的增(zeng)加COD的往除率(lv)反(fan)而有(you)所(suo)下(xia)降。分析原因(yin)(yin)是磁流體與廢水中(zhong)有(you)機物的作用中(zhong)存在(zai)一種微弱非極性的范德華(hua)力(li)[9],假(jia)如攪拌時(shi)間過長(chang),分子運動(dong)的動(dong)能則會克(ke)服分子間范德華(hua)力(li)的吸引(yin),使得一部(bu)分可溶性有(you)機分子重新(xin)分散到(dao)水中(zhong),因(yin)(yin)此導(dao)致水中(zhong)的COD值(zhi)有(you)所(suo)回(hui)升。

4結論

(1)表面(mian)活(huo)性(xing)劑量(liang)(liang)是亞鐵量(liang)(liang)的(de)0.16倍,pH=11時COD降低最(zui)多(duo),處理效果最(zui)好。

(2)在固定磁場的(de)(de)情況下,采用(yong)室溫,充分混合,在磁流體(ti)與廢水的(de)(de)比大于1:10時,處理廢水的(de)(de)能力最(zui)好。

(3)一般只要(yao)(yao)攪拌20s左右,就(jiu)使(shi)可磁性顆粒(li)與(yu)廢水充分的接(jie)觸從而達到(dao)較好的脫色效果;但是(shi)要(yao)(yao)達到(dao)較高的COD往(wang)除率則需要(yao)(yao)攪拌5min左右。

(4)升(sheng)高(gao)溫度會降(jiang)低廢水處理效果,一(yi)般應(ying)在較低溫度(10℃~20℃左右)下進行。

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