聚合氯(lv)化鋁(PAC)是一種(zhong)廣泛使用(yong)(yong)的(de)無(wu)機(ji)絮凝(ning)劑,印染廢水(shui)經生(sheng)化處(chu)理(li)后(hou)色度往(wang)往(wang)難以(yi)達標,采(cai)用(yong)(yong)PAC進行深度脫(tuo)色處(chu)理(li)效(xiao)果較好,但其(qi)存在用(yong)(yong)量大,水(shui)中殘留鋁對環境(jing)有害,形成(cheng)的(de)絮體結構(gou)松散,沉(chen)降(jiang)性(xing)(xing)能(neng)欠佳(jia),水(shui)力沖(chong)擊(ji)下容易返(fan)渾等缺點〔1〕?目前改性(xing)(xing)硅(gui)藻土(tu)也常用(yong)(yong)于染料廢水(shui)的(de)脫(tuo)色〔2〕,硅(gui)藻土(tu)廉(lian)價無(wu)毒,適應(ying)性(xing)(xing)強(qiang),但吸附(fu)性(xing)(xing)能(neng)與活性(xing)(xing)炭相比還有差距,且(qie)多呈粉體難以(yi)固液分離(li)?采(cai)用(yong)(yong)改性(xing)(xing)硅(gui)藻土(tu)復配(pei)聚合氯(lv)化鋁絮凝(ning)劑處(chu)理(li)染料溶液,可以(yi)獲得(de)結構(gou)密實的(de)絮體,提高(gao)脫(tuo)色效(xiao)率(lv),改善沉(chen)降(jiang)性(xing)(xing)能(neng),減少PAC用(yong)(yong)量從而減輕Al3+溶出對環境(jing)造成(cheng)的(de)危害,由于硅(gui)藻土(tu)價格低(di)廉(lian),同(tong)時也可降(jiang)低(di)水(shui)處(chu)理(li)成(cheng)本(ben)?  

1實驗部分  

1.1材料與儀(yi)器  

材料:硅藻土,化學純,質(zhi)量(liang)分(fen)數(以Si計)為88%;聚合氯化鋁,質(zhi)量(liang)分(fen)數(以Al2O3計)為10%?以上材料均來自常(chang)州友邦(bang)凈(jing)水材料有限公司?商品活性艷紅(hong)?  

儀(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi):721分(fen)光光度(du)計,上海精密科(ke)學儀(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)有(you)限公(gong)司;MY3000-6智能型(xing)混凝試驗(yan)攪拌(ban)儀(yi)(yi)(yi)(yi),潛(qian)江梅宇儀(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)有(you)限公(gong)司;pHS-3C型(xing)酸度(du)計,上海虹益(yi)儀(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)儀(yi)(yi)(yi)(yi)表有(you)限公(gong)司?  

1.2硅藻土改性方(fang)法  

將硅藻原土(tu)用(yong)0.1mol/L的稀HCl溶(rong)液浸泡24h,然后(hou)用(yong)去離子(zi)水(shui)沖洗?烘干,在450℃下(xia)焙(bei)燒1h至微呈粉紅色,備用(yong)?  

1.3絮凝(ning)劑復配(pei)方法(fa)  

將聚合氯化鋁在85℃下烘0.5h,然后與改性硅藻土按照一定的質量比混合后反復研磨,即得復合絮凝劑?  

1.4脫色(se)率測定  

活性艷紅濃度(du)采用分光光度(du)法在(zai)540nm波長處(chu)測定?  

脫色率=(C0-C1)/C0×100%  

式中(zhong):  

C0———活性艷(yan)紅初(chu)始質量濃度(du),mg/L;  

C1———處理(li)后活性艷紅質(zhi)量濃度,mg/L?  

1.5沉(chen)降性(xing)能(neng)測(ce)定  

用沉降(jiang)(jiang)時間(jian)表(biao)征沉降(jiang)(jiang)快慢?沉降(jiang)(jiang)時間(jian)是指攪拌停(ting)止(zhi)后,污泥(ni)(ni)(ni)和液面(mian)之間(jian)形成明(ming)顯的分界(jie)面(mian)所需時間(jian)?絮體的緊密程度用污泥(ni)(ni)(ni)沉降(jiang)(jiang)比(bi)表(biao)征?將(jiang)反(fan)應懸濁(zhuo)液倒(dao)入(ru)250mL量筒(tong)中靜置(zhi)1h,測得污泥(ni)(ni)(ni)體積與(yu)原渾濁(zhuo)液體積之比(bi)即為(wei)沉降(jiang)(jiang)比(bi)?  

2結果與(yu)分析  

2.1不同藥劑的(de)(de)脫色效(xiao)果將改(gai)(gai)性(xing)硅藻土(tu)?PAC及(ji)PAC+改(gai)(gai)性(xing)硅藻土(tu)復合(he)絮凝劑(PAC與改(gai)(gai)性(xing)硅藻土(tu)質(zhi)量比為5∶1)各(ge)0.5g分(fen)別投加到200mL質(zhi)量濃(nong)度(du)為70mg/L?pH為9.7的(de)(de)活(huo)性(xing)艷(yan)紅溶液中(zhong),以(yi)250r/min的(de)(de)速(su)度(du)攪(jiao)拌45min,靜置1h后(hou)取上清液測其濃(nong)度(du)?不同藥劑的(de)(de)脫色效(xiao)果見表1?  

由表(biao)1可知,在相同條件(jian)下,復合絮凝(ning)劑(ji)的(de)處理效(xiao)果(guo)最(zui)好,PAC次之,改性硅藻土(tu)最(zui)差,沉降(jiang)效(xiao)果(guo)也依此順(shun)序下降(jiang)?由于改性硅藻土(tu)吸附容量有限,加(jia)之呈粉(fen)體狀,不易固(gu)液分(fen)離,導(dao)致其脫色率較小?  

硅(gui)(gui)(gui)藻(zao)土和(he)PAC復(fu)配使用(yong),由于(yu)硅(gui)(gui)(gui)藻(zao)土具有(you)較(jiao)大(da)的(de)比(bi)表面積,可吸(xi)附活性艷(yan)紅分子,也可作為PAC絮(xu)凝的(de)“核(he)”進而發生架橋吸(xi)附,同時硅(gui)(gui)(gui)藻(zao)土結(jie)構中(zhong)的(de)硅(gui)(gui)(gui)醇基水解致使表面帶負電(dian)荷〔3〕,對(dui)PAC具有(you)電(dian)中(zhong)和(he)脫穩作用(yong),因此處(chu)理后上清液清亮透(tou)明(ming),沒有(you)硅(gui)(gui)(gui)藻(zao)土懸(xuan)浮微粒,生成(cheng)的(de)絮(xu)體較(jiao)大(da),沉降性能大(da)大(da)改善?  

2.2PAC與改性硅藻土配比(bi)的影響  

將PAC與改性(xing)硅(gui)藻土以(yi)不同(tong)質量比混合(he)研磨制得的(de)(de)復合(he)絮(xu)凝(ning)劑0.5g投加到200mL質量濃(nong)(nong)度為100mg/L?pH為9.7的(de)(de)活性(xing)艷(yan)紅溶液中,以(yi)50r/min的(de)(de)速度攪拌(ban)15min,靜置1h后取上清液測其濃(nong)(nong)度?PAC與改性(xing)硅(gui)藻土配比對處理效果(guo)的(de)(de)影響見圖1?  

由(you)圖1可(ke)知,隨著(zhu)m(PAC)∶m(改(gai)性(xing)硅(gui)(gui)藻(zao)土)的(de)(de)增(zeng)大(da),脫色(se)率(lv)隨之增(zeng)加,當(dang)比值超(chao)過5時,脫色(se)率(lv)增(zeng)幅并不(bu)明顯,比值達到(dao)10左右時,脫色(se)率(lv)有下(xia)降(jiang)的(de)(de)趨勢(shi)?這是因為改(gai)性(xing)硅(gui)(gui)藻(zao)土主要起助(zhu)凝(ning)(ning)(ning)劑(ji)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用,當(dang)其在復合絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)劑(ji)中(zhong)(zhong)所占(zhan)比例較(jiao)大(da)時,發揮絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)作(zuo)(zuo)用的(de)(de)PAC的(de)(de)量(liang)不(bu)足,且(qie)硅(gui)(gui)藻(zao)土吸附容量(liang)較(jiao)小,導致絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)和(he)吸附作(zuo)(zuo)用均不(bu)充分(fen),脫色(se)率(lv)不(bu)高,實(shi)驗(yan)(yan)中(zhong)(zhong)觀察(cha)到(dao)硅(gui)(gui)藻(zao)土顆粒單(dan)獨(du)于(yu)絮(xu)體先行沉降(jiang)下(xia)來(lai),污(wu)泥體積(ji)較(jiao)小?隨著(zhu)m(PAC)∶m(改(gai)性(xing)硅(gui)(gui)藻(zao)土)的(de)(de)提高,混凝(ning)(ning)(ning)?助(zhu)凝(ning)(ning)(ning)以及吸附聯合作(zuo)(zuo)用效果得到(dao)提高?進一步增(zeng)加PAC的(de)(de)比例時,硅(gui)(gui)藻(zao)土的(de)(de)吸附助(zhu)凝(ning)(ning)(ning)作(zuo)(zuo)用被削弱,脫色(se)效果和(he)污(wu)泥沉降(jiang)性(xing)能都(dou)有下(xia)降(jiang)趨勢(shi)?實(shi)驗(yan)(yan)結果表(biao)明,m(PAC)∶m(改(gai)性(xing)硅(gui)(gui)藻(zao)土)在5∶1附近(jin)對活(huo)性(xing)艷(yan)紅脫色(se)效果最好,下(xia)述實(shi)驗(yan)(yan)中(zhong)(zhong)復合絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)劑(ji)均采用該配(pei)比?  

2.3復合絮凝劑投加量的影響(xiang)  

將不同質量(liang)的(de)復(fu)合絮凝劑分別投(tou)(tou)加到200mL質量(liang)濃度(du)為100mg/L?pH約為9.7的(de)活性艷紅(hong)溶液中(zhong),以(yi)50r/min的(de)速度(du)攪(jiao)拌15min,靜置1h后取上清液測(ce)其濃度(du)?復(fu)合絮凝劑投(tou)(tou)加量(liang)對(dui)處理效果的(de)影(ying)響見圖(tu)2?  

由圖2可知,隨著(zhu)復(fu)合(he)絮(xu)凝(ning)劑(ji)(ji)投(tou)(tou)加(jia)(jia)(jia)量的(de)增加(jia)(jia)(jia),脫色率(lv)隨之上升?當復(fu)合(he)絮(xu)凝(ning)劑(ji)(ji)投(tou)(tou)加(jia)(jia)(jia)質量達到0.5g時,脫色率(lv)接近100%,進一步(bu)增大投(tou)(tou)加(jia)(jia)(jia)量,脫色率(lv)沒(mei)有(you)明(ming)顯變(bian)化,當投(tou)(tou)加(jia)(jia)(jia)質量增加(jia)(jia)(jia)到1g以上時,脫色率(lv)明(ming)顯下降?這是因為(wei)聚(ju)合(he)氯化鋁水解產物(wu)主要為(wei)Al(Ⅲ)多羥基(ji)絡合(he)物(wu),可通(tong)過(guo)電(dian)中(zhong)和使污染物(wu)顆(ke)粒或(huo)膠體雙電(dian)層壓縮(suo)?ζ電(dian)位降低從(cong)而迅速脫穩,最終發生凝(ning)聚(ju)并沉降下來?如果(guo)加(jia)(jia)(jia)入過(guo)量的(de)聚(ju)合(he)氯化鋁,則污染物(wu)顆(ke)粒吸附過(guo)多的(de)反(fan)離子(zi),使所帶電(dian)荷(he)變(bian)號,相互排斥,產生再穩現象〔4〕?綜合(he)考慮,合(he)適的(de)復(fu)合(he)絮(xu)凝(ning)劑(ji)(ji)投(tou)(tou)加(jia)(jia)(jia)質量濃(nong)度為(wei)2.5g/L,下述(shu)實(shi)驗均采(cai)用(yong)該投(tou)(tou)加(jia)(jia)(jia)量?  

2.4pH的影響  

將0.5g復合絮(xu)凝(ning)劑(ji)投(tou)加到200mL質量濃度為100mg/L?不同pH的活性艷紅溶(rong)液中,以(yi)50r/min的速度攪(jiao)拌(ban)15min,靜置(zhi)1h后取(qu)上清(qing)液測其濃度?pH對(dui)處理效果(guo)的影響(xiang)見圖(tu)3?  

由圖3可知(zhi),pH<8時絮(xu)(xu)凝過程(cheng)非常緩慢,隨(sui)pH的增(zeng)大,絮(xu)(xu)凝過程(cheng)加(jia)快,絮(xu)(xu)體(ti)增(zeng)大,脫(tuo)(tuo)色率隨(sui)之增(zeng)大,當pH在(zai)(zai)10左右時,脫(tuo)(tuo)色效果最(zui)好,進一步增(zeng)大pH,脫(tuo)(tuo)色率呈下降(jiang)趨(qu)勢(shi)?聚合氯化鋁水(shui)解產物有(you)單體(ti)〔Al3+?Al(OH)2+?Al(OH)2+〕?二聚體(ti)〔Al2(OH)22+〕?聚十(shi)三鋁〔AlO4Al12(OH)24(H2O)127+〕和高聚鋁,而(er)Al13是最(zui)佳絮(xu)(xu)凝凝聚形(xing)態〔5〕?水(shui)解產物存(cun)在(zai)(zai)形(xing)式(shi)和表(biao)面所帶電(dian)荷(he)受pH影響(xiang)較大?在(zai)(zai)酸性條(tiao)件下,Al(Ⅲ)多(duo)羥基絡合物向單體(ti)Al3+形(xing)式(shi)轉(zhuan)變,表(biao)面帶正(zheng)電(dian)荷(he),而(er)在(zai)(zai)較強堿(jian)性條(tiao)件下,其向Al(OH)4-形(xing)式(shi)轉(zhuan)變,表(biao)面帶負(fu)電(dian)荷(he),因此絮(xu)(xu)凝形(xing)態分布及表(biao)面荷(he)電(dian)性質(zhi)有(you)一個最(zui)佳pH平衡點?本實驗條(tiao)件下,較適宜的pH范圍為9~11?  

2.5初始(shi)濃(nong)度(du)的影響  

分(fen)別將(jiang)0.5g和1.0g復合絮(xu)凝劑投加到(dao)200mL?pH為10的(de)不同(tong)濃度的(de)活(huo)性艷紅溶(rong)液中,以(yi)50r/min的(de)速度攪拌15min,靜置1h后取上(shang)清(qing)液測其濃度?溶(rong)液初始濃度對(dui)處理(li)效果的(de)影響見(jian)圖(tu)4? &nbsp;

由圖(tu)4可知,復(fu)合絮(xu)(xu)凝(ning)劑投加質量為0.5g時,隨溶液初(chu)始(shi)濃度(du)(du)的增加,脫色(se)(se)率(lv)呈下(xia)降(jiang)趨勢;當(dang)投加質量為1.0g時,在溶液初(chu)始(shi)質量濃度(du)(du)﹤300mg/L的范(fan)圍內均有95%以上的脫色(se)(se)率(lv),溶液初(chu)始(shi)質量濃度(du)(du)超(chao)過300mg/L以后,脫色(se)(se)率(lv)顯(xian)著下(xia)降(jiang)?這說明單位質量絮(xu)(xu)凝(ning)劑存在一(yi)最大絮(xu)(xu)凝(ning)量,超(chao)過此范(fan)圍處理效果下(xia)降(jiang)?  

2.6反應時(shi)間的影響  

將0.5g復合絮凝劑投加(jia)到(dao)200mL質量濃度為100mg/L?pH為10的(de)活性(xing)艷紅(hong)溶液(ye)中,以(yi)50r/min的(de)速度攪拌,經(jing)歷不同的(de)反應(ying)時間(jian),靜置1h后取(qu)上清液(ye)測其濃度?反應(ying)時間(jian)對處理(li)效(xiao)果的(de)影響(xiang)見圖5?  

由圖5可(ke)知,反應時(shi)間在20min左右時(shi),脫色率達到最大,反應時(shi)間超過20min后脫色率略有下降(jiang),增加反應時(shi)間對處(chu)理效果幾乎沒有幫助(zhu)?實驗(yan)表明,該(gai)復合絮凝(ning)(ning)劑(ji)對活性(xing)艷紅的吸(xi)附?絮凝(ning)(ning)和凝(ning)(ning)聚過程(cheng)較迅速,這在實際水處(chu)理中是(shi)十分便利的?  

2.7攪(jiao)拌強度的影響  

將0.5g復合絮凝劑投加到200mL質量(liang)濃度為(wei)(wei)100mg/L?pH為(wei)(wei)10的活性(xing)艷紅溶(rong)液中,以不同的轉速攪拌20min,靜置1h后取上清液測其濃度?攪拌強度對處理效(xiao)果(guo)的影響見圖6?  

由圖(tu)6可知,攪拌(ban)(ban)強(qiang)度較(jiao)小時(shi),脫(tuo)(tuo)色率較(jiao)高(gao),攪拌(ban)(ban)強(qiang)度在50r/min左右時(shi),脫(tuo)(tuo)色效果(guo)最好,攪拌(ban)(ban)強(qiang)度超過150r/min,脫(tuo)(tuo)色率明顯(xian)下(xia)降(jiang)?實(shi)驗中亦觀察到在慢(man)攪情況下(xia),形成(cheng)的絮(xu)體(ti)較(jiao)大(da),沉(chen)降(jiang)較(jiao)快;快攪情況下(xia),形成(cheng)的絮(xu)體(ti)較(jiao)小,沉(chen)降(jiang)較(jiao)慢(man),這是因為(wei)水力(li)條件對(dui)絮(xu)凝與(yu)凝聚行為(wei)影(ying)響(xiang)很大(da)?但(dan)攪拌(ban)(ban)速度太小,復合(he)絮(xu)凝劑未(wei)能與(yu)污染(ran)(ran)物充分接觸,自然會(hui)影(ying)響(xiang)脫(tuo)(tuo)色效果(guo);攪拌(ban)(ban)速度過大(da),絮(xu)體(ti)易被打(da)碎,影(ying)響(xiang)絮(xu)團(tuan)對(dui)污染(ran)(ran)物的架橋吸附及(ji)網捕作(zuo)用,造成(cheng)脫(tuo)(tuo)色率下(xia)降(jiang)?  

3結論  

改性(xing)硅(gui)(gui)藻土(tu)作為聚合(he)氯化(hua)(hua)鋁的(de)(de)(de)助(zhu)凝(ning)劑(ji)可明顯提(ti)高對(dui)染(ran)(ran)料溶(rong)液的(de)(de)(de)脫色率,大大提(ti)高污泥(ni)的(de)(de)(de)沉(chen)降(jiang)性(xing)能,在難生化(hua)(hua)降(jiang)解印染(ran)(ran)廢(fei)(fei)水的(de)(de)(de)預(yu)處(chu)(chu)理(li)中具有(you)重要(yao)意(yi)義?當聚合(he)氯化(hua)(hua)鋁與改性(xing)硅(gui)(gui)藻土(tu)的(de)(de)(de)質量(liang)比(bi)在5~10的(de)(de)(de)范圍(wei)內(nei),廢(fei)(fei)水的(de)(de)(de)pH在9~11范圍(wei)內(nei)時(shi)(shi),復合(he)絮(xu)凝(ning)劑(ji)對(dui)染(ran)(ran)料廢(fei)(fei)水具有(you)很(hen)好的(de)(de)(de)脫色效(xiao)果,十分適合(he)堿(jian)性(xing)印染(ran)(ran)廢(fei)(fei)水的(de)(de)(de)預(yu)處(chu)(chu)理(li)?另外,15~20min的(de)(de)(de)混(hun)(hun)凝(ning)時(shi)(shi)間在實際(ji)廢(fei)(fei)水處(chu)(chu)理(li)中是(shi)很(hen)容易接受的(de)(de)(de),同(tong)時(shi)(shi)由于廉價無毒(du)硅(gui)(gui)藻土(tu)的(de)(de)(de)替代,減少了聚合(he)氯化(hua)(hua)鋁的(de)(de)(de)用量(liang),有(you)助(zhu)于降(jiang)低(di)混(hun)(hun)凝(ning)后出水殘留鋁的(de)(de)(de)濃度,減輕對(dui)環境的(de)(de)(de)危(wei)害(hai)以及降(jiang)低(di)處(chu)(chu)理(li)成本?

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章