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CaO-MgSO4复合絮凝剂处理活性黑染料废水的研究

发布日期:2014-05-09 14:13:23  来源:本站整理  将本页收藏至:QQ书签 百度收藏

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CaO-MgSO4复合絮凝剂处理活性黑染料废水的研究

                    CaO-MgSO4复合絮凝剂处理活性黑染料废水的研究
                          曹华伟1,秦国胜2,张翔1,梁朝民2,张浩勤1
    (1.郑州大学化工与能源学院,河南郑州450001;2.郑州鸿盛数码科技股份有限公司,河南郑州450001)
    [摘要]以CaO-MgSO4·7H2O为絮凝吸附剂对活性黑KN-B染料废水进行处理,以吸光度为测定指标,研究了废水pH、氧化钙及硫酸镁投加量、氧化钙及硫酸镁的投加比例对脱色率和COD去除率的影响。结果表明:在最佳pH范围内,硫酸镁的投加量对脱色率有较大影响;pH=13、硫酸镁及生石灰投加质量浓度分别为1.2、0.6 g/L,即氧化钙及硫酸镁投加比为1∶2时,活性黑染料废水处理效果最好,脱色率达到99%,COD去除率达到95%。
    [关键词]生石灰;硫酸镁;复合絮凝剂;活性黑
    [中图分类号]X703.5[文献标识码]A[文章编号]1005-829X(2011)12-0050-03
    印染行业废水处理一直是化工行业废水处理的热点问题〔1-2〕。在众多的染料废水脱色处理方法中,絮凝法因其投资费用低、设备占地少、处理量大、脱色率高而得到广泛应用。常用的絮凝剂有硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铝、聚合氯化铝(PAC)和聚合硫酸铁(PES)等。铝盐、铁盐絮凝剂对憎水性染料脱色效果较好,但对酸性、活性染料等含有偶氮键及多个磺酸基团水溶性染料脱色效果较差〔3-6〕。张显球等〔7〕对采用镁铁复合絮凝剂处理印染废水进行了研究,结果表明其COD去除率不高。笔者针对某企业的活性染料废水采用石灰-硫酸镁复合絮凝剂进行处理,系统考察了溶液pH、絮凝剂用量等对染料废水的脱色率及COD去除率的影响。
    1·实验部分
    1.1废水水质
    含盐染料废水:取自工厂膜分离车间,pH=6.8,色度2 000倍,COD为896 mg/L,NaCl、Na2SO4质量浓度分别为0.9、3.4 g/L,活性黑染料质量浓度100mg/L。
    1.2试剂与仪器
    试剂:七水合硫酸镁,郑州化学试剂二厂,分析纯;氧化钙、氢氧化钠,北京化工厂,分析纯。仪器:电子天平,AB204-N,梅特勒-托利仪器有限公司;pH酸度计,pH211型,意大利哈纳公司;UV2540紫外-可见分光光度计,日本岛津公司。
    1.3实验方法
    取染料废水100 mL,加入NaOH调pH至碱性,在磁力搅拌下加入一定量的CaO粉末待其完全溶解分散均匀后加入一定量的MgSO4·7H2O,搅拌一定时间后静置待溶液分层后取上层清液,在紫外分光光度计上测定其在600 nm下的吸光度,考虑到介质的pH可能对染料分子的结构有影响,在测吸光度前把处理后的染料液调至处理前的pH,根据吸光度的变化计算脱色率;以重铬酸钾法测定溶液COD,并根据COD的变化计算COD去除率。
    2·结果与讨论
    2.1 CaO投加量对废水处理效果的影响
    调节废水pH=13,单独使用CaO为絮凝沉淀剂,CaO投加量对脱色率和COD去除率的影响如图1所示。
             
    由图1可知,随着CaO投加量的增大,染料的脱色率增大。这是因为CaO加入溶液中形成Ca(OH)2,Ca(OH)2沉淀过程中吸附染料分子一起形成絮凝体,经过一定时间的沉降使溶液中染料含量降低。但当CaO投加量增大到一定程度后,继续增大投加量,Ca(OH)2对染料的吸附作用变化不再明显。根据本实验结果,将CaO投加质量浓度控制在2.0 g/L即可。总体而言,使用CaO作为絮凝沉淀剂的效果并不理想。
    2.2 MgSO·47H2O投加量对废水处理效果的影响
    调节废水pH=13,单独使用MgSO4·7H2O为絮凝沉淀剂,MgSO4·7H2O投加量对脱色率和COD去除率的影响见图2。
            
    由图2可知,开始时对染料废水的脱色率随MgSO·47H2O投加量的增大而迅速提高,当MgSO·47H2O投加质量浓度达到1.2 g/L时,脱色率达到93%,COD去除率达到84%。此后继续增大MgSO·47H2O投加量,脱色率及COD去除率增加不大,但此时沉淀颗粒较小,沉降速度较慢;同时由于投加量增大会导致处理成本及沉淀量增加,综合考虑硫酸镁的投加质量浓度选择1.2 g/L。比较图1和图2可知,钙盐、镁盐作为絮凝沉淀剂的变化规律一致,但镁盐作为絮凝沉淀剂的效果要优于钙盐的效果,其原因在于Mg(OH)2沉淀过程中吸附染料分子形成絮凝体的能力要强于Ca(OH)2。2.3 CaO与MgSO·47H2O的协同效应调节废水pH=13,固定MgSO4·7H2O投加质量浓度为1.2 g/L,改变CaO投加量,考察CaO与MgSO4·7H2O共同作用的结果,见图3。
             、
    由图3可知,当MgSO4·7H2O投加质量浓度为1.2 g/L时,随着CaO投加量减小,染料的脱色率及COD去除率均呈先增后减的变化趋势。在CaO为0.6 g/L,即m(MgSO4·7H2O)∶m(CaO)=2∶1时废水处理效果最好,此时废水的脱色率达99%,COD去除率达95%以上;并且絮凝吸附后沉降时间由2 h降至20 min,沉降速度明显加快。可以认为,CaO与MgSO·47H2O的协同效应优于单一种物质的作用。
    2.4 pH对絮凝效果的影响
    实验进一步考察了使用CaO-MgSO4·7H2O复合絮凝剂处理该染料废水时pH的变化对处理效果的影响,结果见图4。
           
    由图4可知,采用CaO与MgSO4·7H2O作为絮凝沉淀剂,随着染料废水pH增大,该复合絮凝剂对染料废水的脱色率和COD去除率逐渐增大。但在pH<11的情况下,处理效果很差,只有在pH>12时处理效果才较好。当pH=13时,投加MgSO4·7H2O 1.2g/L、CaO 0.6 g/L,絮凝沉降20~30 min后,染料废水的脱色率可以达到99%,COD去除率可以达到95%。
    2.5重复实验结果
    在pH=13,加入CaO 0.6 g/L、MgSO4·7H2O 1.2 g/L的条件下,进行了多次重复实验,结果都较好,废水的脱色率均在99%以上,COD可以降至25 mg/L以下,经废酸中和调整溶液pH到中性,可以达到国家《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一类水质对染料工业废水色度和COD的要求。
    3·结论
    对于活性黑废水,采用CaO-MgSO4·7H2O复合絮凝剂的效果优于两种物质单独使用;废水pH的控制非常重要,在pH<11的情况下,COD和色度的脱除效果均很差。优化的工艺条件为:在pH=13的条件下,投加MgSO4·7H2O 1.2 g/L、CaO 0.6 g/L即m(MgSO·47H2O)∶m(CaO)=2∶1为佳。此时,废水脱色率达到99%,COD去除率达到95%,COD降至25mg/L以下,达到国家《污水综合排放标准》一类水质要求。而且CaO、MgSO4·7H2O原料均廉价易得,使得废水处理成本大大降低,在工业废水处理中有广阔的应用前景。
[参考文献]
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[7]张显球,杜明霞,潘菲.一种染料废水或印染废水处理方法:中国,200810155034.2[P].2009-03-18.


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作者:佚名
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