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聚合氯化铝对印染废水的混凝效果研究

发布时间:2020-07-16     浏览次数:

摘要:采用烧杯搅拌实验,研究了聚台氯化铝(PAC)混凝剂处理3种模拟染料废水样品的较佳投加量和较佳pH值。实验结果表明,投药浓度为2g/L(以铝计)时,且分散棕黄水样、酸性深蓝水样、混合染料水样的pH分别为9、7及6时,PAC的较佳投药量分别为18、14及21mL,除浊效果良好,其浊度去除率可达98.0%、95.7%及93.3%,色度去除率可达55.6%、73.1%及55.1%。

片状聚台氯化铝

印染废水主要来源于印染加工中的漂炼、染色、印花、整理等工序,而且各工序产生成分各异的污水,使得其水量大、成分复杂、色度深、碱性强,并含有毒有害物质而严重污染环境,因此印染废水的综合治理已成为当前急需解决的问题之一。

印染废水主要含有染料、染色助剂、纤维杂质和无机盐等,其中以染料的污染较为严重。大部分染料为人工合成的芳香烃化合物。染料和印染工业废水种类多,组成复杂,不同水质需要不同的方法处理。

混凝法处理印染废水具有处理效果好,成本低,既能单独使用,又可与生化处理相结合等优点,成为处理工业废水的重要手段。有机高分子絮凝剂由于其结构特点而对染料具有脱色效果好、适用范围广、受pH值影响小、用量少、产生的污泥少等特点,但无机混凝剂比有机混凝剂价格低廉。聚合氯化铝(PAC),分子式[Al(OH)nCl6-n]m,是一种新型高效无机高分子净水剂,已广泛应用于生活饮用水、工业用水净化及工业废水、生活废水。

波涛聚合氯化铝厂家研究了常用混凝剂聚合氯化铝(PAC)的投加量和pH对分散棕黄、酸性深蓝染料废水及两种染料的混合废水处理效果的影响。

1、实验部分

1.1实验药品

聚合氯化铝(2g/l,以铝计),分散棕黄、酸性深蓝、盐酸及烧碱溶液,均为分析纯。

1.2主要仪器设备

电子分析天平(FA1104);紫外可见光分光度计(TU-1800S);水质浊度仪(SZ002);酸度计(PB-10);色度计(HI93727);六联升降电动搅拌仪(JJ-4A)。

1.3实验水样配制

为了确定适宜印染废水且经济有效的混凝剂投加量,选择分散棕黄、酸性深蓝、混合染料废水进行实验。

各染料废水水样配制:取0.05g染料(混合染料废水水样则取分散棕黄和酸性深蓝各0.025g),加入500mL水,再取240mL加入5.76L水,配制成6L水样。得3种水样的原水水质如表1所示。

表1原水水质情况

染料种类 pH 浊度/NTU 吸光度
分散棕黄 8.28 23.5 0.142
酸性深蓝 6.68 31.7 0.167
分散棕黄+酸性深蓝 7.29 15.8 0.118

1.4实验过程

混凝效果通过处理前后废水的去浊率和色度去除率来判断,浊度通过浊度仪测定,色度(以吸光度表示)采用紫外可见光分光光度计测定。

用分析天平称取分析纯聚合氯化铝5g溶于250mL水中,快速搅拌得2g/L的PAC溶液,混凝实验中,先将分散棕黄染料的6份1000mL的废水水样置于六联搅拌机上,固定混凝剂投量分别为6、9、12、15、18、21mL,快速搅拌瞬间投加混凝剂,并于15s内设置第二次清洗投加。在200r/min的搅拌速度下快速搅拌60s,然后在60r/min的速度下慢速搅拌10min,静置10min后用吸管取上清液分析其浊度、吸光度。再以同样的方法对酸性深蓝和混合染料废水水样进行混凝实验,其中,酸性深蓝废水水样的混凝剂投量分别为6、8、10、12、14、16mL,混合染料废水水样的混凝剂投量分别为6、9、12、15、18、21mL。

配置与上述实验相同的3种染料废水各6份1000mL水样。对于分散棕黄染料废水,通过滴加盐酸及烧碱溶液将六份水样的pH值分别调至6、7、8、9、10、11,加入此种染料废水的较佳PAC投量18mL。同样在200r/min的搅拌速度下快速搅拌60s,快速搅拌瞬间投加混凝剂,并于15s内设置第二次清洗投加。然后在60r/min的速度下慢速搅拌10min,静置10min后取上清液分析其浊度、色度。再以同样的方法对酸性深蓝和混合染料废水水样进行混凝实验,其中,酸性深蓝废水水样的pH值分别调至5、6、7、8、9、10,混凝剂的投加量为14mL;混合染料废水水样的pH值分别调至6、7、8、9、10、11,混凝剂的投加量为21mL。在水样pH的调节过程中,水样中有絮体出现,随着pH的增加,絮体增多,水样变浑浊。这是因为加入的碱与水样中的染料发生反应产生了沉淀,属正常现象。

2、结果与讨论

2.1PAC投药量对印染模拟水处理效果的影响

实验现象表明,混凝处理后水质较为清澈,形成的矾花大而且量多,呈团状,效果显著。随混凝剂投加量的增加,静置沉淀后的上清液更加清澈,去浊率也在相应地增加。这是因为铝盐的混凝主要是电性中和和吸附架桥作用所致。

由表2看出,对于分散棕黄染料废水水样,随着PAC投量的增加,去浊率先增后减,当PAC投加量为18mL时,去浊率和色度去除率均达到较大,分别为96.9%、64.8%。对于酸性深蓝,实验现象与PAC对分散棕黄的实验的相近,但效果不及前者显著。

表2PAC投加量对分散棕黄的混凝实验结果

序号 PAC投量/mL 浊度/NTU 去浊率,% 吸光度
1 6 6.58 72.0 0.076
2 9 5.34 77.3 0.078
3 12 2.54 89.2 0.074
4 15 1.91 91.9 0.075
5 18 0.72 96.9 0.050
6 21 1.28 94.6 0.074

由表3看出,去浊率整体较低,但色度去除率均较高且基本不变。这是因为酸性深蓝属酸性染料,而PAC属强酸弱碱盐,使得铝盐的电性中和作用被削弱。实验结果表明,随着PAC投量的增加,去浊率先增后减,在PAC为14mL时效果较佳,去浊率和色度去除率分别达到85.0%、74.9%。当PAC投加量分别增加到21、16mL时,分散棕黄和酸性深蓝上清液的浊度又有增加的趋势。这是由于铝盐投加量超过一定限度产生了“胶体保护”作用,使脱稳胶粒电荷变号或使胶粒被包卷而重新稳定(常称“再稳”现象)。

表3PAC投加量对酸性深蓝的混凝实验结果

序号 PAC投量/mL 浊度/NTU 去浊率,% 吸光度
1 6 6.58 72.2 0.043
2 8 6.61 79.1 0.044
3 10 6.14 80.6 0.044
4 12 5.33 83.2 0.043
5 14 4.75 85.0 0.042
6 16 4.99 84.3 0.044

由表4看出,对于混合染料废水水样,当PAC投量达到21mL时,混凝效果达到较佳,去浊率和色度去除率分别为97.4%、44.1%。

表4PAC投加量对混合染料(分散棕黄+酸性深蓝)的混凝实验结果

序号 PAC投量/mL 浊度/NTU 去浊率,% 吸光度
1 6 1.20 92.4 0.070
2 9 1.13 92.8 0.078
3 12 1.54 90.3 0.094
4 15 0.71 95.5 0.069
5 18 0.61 96.1 0.066
6 21 0.41 97.4 0.066

故2g/L的PAC溶液作为混凝剂时,3种染料废水样品的较佳投加量分别为18、14、21mL。

2.2pH对PAC混凝剂处理印染模拟水效果的影响

实验现象表明,混凝处理后水质较为清澈,形成的矾花相对细小,量多,效果显著。

实验结果表明:pH的改变对PAC处理印染废水的混凝效果影响较大。这是因为聚合氯化铝的水解聚合形态强烈地依附与水体的pH值。在低pH值时,水解的主要形态为单体形式,在中性范围内为多核水解产物Al7(OH)174+Al(OH)153+,高pH值时为Al(OH)3溶胶或Al(OH)4-

由表5看出,对于分散棕黄染料废水水样,在其较佳混凝剂投量时,浊度去除率随着pH增加而逐渐增加,且均较高。pH=9时,浊度去除率达到较高,为98.0%。当pH>9时,去浊率又呈下降趋势。这是因为聚合氯化铝生成的Al(OH)3溶胶又发生溶解,吸附架桥作用被大大削弱。

表5pH对分散棕黄的混凝实验结果

序号 pH 浊度/NTU 去浊率,% 吸光度
1 6 1.64 93.0 0.045
2 7 1.33 94.3 0.062
3 8 1.10 95.3 0.073
4 9 0.44 98.0 0.063
5 10 1.32 94.4 0.073
6 11 1.41 94.6 0.087

由表6看出,对于酸性深蓝染料废水水样,在其较佳混凝剂投量且pH=7时,浊度去除率达到较高,为95.7%,去浊率也是先增后减。

表6pH对酸性深蓝的混凝实验结果

序号 pH 浊度/NTU 去浊率,% 吸光度
1 5 3.13 90.1 0.046
2 6 1.63 94.9 0.045
3 7 1.37 95.7 0.045
4 8 1.41 95.6 0.043
5 9 2.58 91.9 0.043
6 10 3.38 89.3 0.041

由表7看出,对于混合染料废水水样,在其较佳混凝剂投量且pH=6时,浊度去除率达到较高,为93.3%,随着pH增加去浊率和色度去除率逐渐减小,当pH=11时,去浊率甚至降至80%以下。

表7pH值对混合染料(分散棕黄+酸性深蓝)的混凝实验结果

序号 pH 浊度/NTU 去浊率,% 吸光度
1 6 1.06 93.3 0.053
2 7 1.18 92.5 0.056
3 8 1.39 91.2 0.061
4 9 1.36 91.4 0.079
5 10 1.84 88.4 0.087
6 11 3.18 79.9 0.092

3、结论

(1)3种染料废水的较佳处理条件各不相同,当分散棕黄水样pH为9时,加入2g/L的PAC18mL时度去浊率可达98.0%,色度去除率可达55.6%。当酸性深蓝水样pH为7时,加入2g/L的PAC14mL时去浊率可达95.7%,色度去除率可达73.1%。当混合染料水样pH为6时,加入2g/L的PAC21mL时去浊率可达93.3%,色度去除率可达55.1%。

(2)pH对酸性深蓝废水混凝处理的影响大于分散棕黄和混合染料废水。

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