印染行業(yè)廢水處理一直是化工行業(yè)廢水處理的熱點(diǎn)問(wèn)題〔1-2〕｡在眾多的染料廢水脫色處理方法中,絮凝法因其投資費(fèi)用低､設(shè)備占地少､處理量大､脫色率高而得到廣泛應(yīng)用｡常用的絮凝劑有硫酸亞鐵､三氯化鐵､硫酸鋁､聚合氯化鋁(PAC)和聚合硫酸鐵(PES)等｡鋁鹽､鐵鹽絮凝劑對(duì)憎水性染料脫色效果較好,但對(duì)酸性､活性染料等含有偶氮鍵及多個(gè)磺酸基團(tuán)水溶性染料脫色效果較差〔3-6〕｡張顯球等〔7〕對(duì)采用鎂鐵復(fù)合絮凝劑處理印染廢水進(jìn)行了研究, 結(jié)果表明其COD 去除率不高｡筆者針對(duì)某企業(yè)的活性染料廢水采用石灰-硫酸鎂復(fù)合絮凝劑進(jìn)行處理,系統(tǒng)考察了溶液pH､絮凝劑用量等對(duì)染料廢水的脫色率及COD 去除率的影響｡

　　1 實(shí)驗(yàn)部分

　　1.1 廢水水質(zhì)

　　含鹽染料廢水: 取自工廠膜分離車(chē)間,pH=6.8,色度2 000 倍,COD 為896 mg/L,NaCl､Na2SO4質(zhì)量濃度分別為0.9､3.4 g/L, 活性黑染料質(zhì)量濃度100mg/L｡

　　1.2 試劑與儀器

　　試劑:七水合硫酸鎂,鄭州化學(xué)試劑二廠,分析純;氧化鈣､氫氧化鈉,北京化工廠,分析純｡

　　儀器:電子天平,AB204-N,梅特勒-托利儀器有限公司;pH 酸度計(jì),pH211 型, 意大利哈納公司;UV2540 紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì),日本島津公司｡

　　1.3 實(shí)驗(yàn)方法

　　取染料廢水100 mL, 加入NaOH 調(diào)pH 至堿性, 在磁力攪拌下加入一定量的CaO 粉末待其完全溶解分散均勻后加入一定量的MgSO4·7H2O,攪拌一定時(shí)間后靜置待溶液分層后取上層清液,在紫外分光光度計(jì)上測(cè)定其在600 nm 下的吸光度,考慮到介質(zhì)的pH 可能對(duì)染料分子的結(jié)構(gòu)有影響,在測(cè)吸光度前把處理后的染料液調(diào)至處理前的pH,根據(jù)吸光度的變化計(jì)算脫色率;以重鉻酸鉀法測(cè)定溶液COD, 并根據(jù)COD 的變化計(jì)算COD 去除率｡

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1 CaO 投加量對(duì)廢水處理效果的影響

　　調(diào)節(jié)廢水pH=13, 單獨(dú)使用CaO 為絮凝沉淀劑,CaO 投加量對(duì)脫色率和COD 去除率的影響如圖1 所示｡

 　　由圖1 可知,隨著CaO 投加量的增大,染料的脫色率增大｡這是因?yàn)镃aO 加入溶液中形成Ca(OH)2,Ca(OH)2沉淀過(guò)程中吸附染料分子一起形成絮凝體, 經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的沉降使溶液中染料含量降低｡但當(dāng)CaO 投加量增大到一定程度后,繼續(xù)增大投加量,Ca(OH)2對(duì)染料的吸附作用變化不再明顯｡根據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果,將CaO 投加質(zhì)量濃度控制在2.0 g/L 即可｡總體而言,使用CaO 作為絮凝沉淀劑的效果并不理想｡

　　2.2 MgSO4·7H2O 投加量對(duì)廢水處理效果的影響

　　調(diào)節(jié)廢水pH=13, 單獨(dú)使用MgSO4·7H2O 為絮凝沉淀劑,MgSO4·7H2O 投加量對(duì)脫色率和COD 去除率的影響見(jiàn)圖2｡

 　　由圖2 可知, 開(kāi)始時(shí)對(duì)染料廢水的脫色率隨MgSO4·7H2O 投加量的增大而迅速提高, 當(dāng)MgSO4·7H2O 投加質(zhì)量濃度達(dá)到1.2 g/L 時(shí), 脫色率達(dá)到93%,COD 去除率達(dá)到84%｡此后繼續(xù)增大MgSO4·7H2O 投加量,脫色率及COD 去除率增加不大,但此時(shí)沉淀顆粒較小,沉降速度較慢;同時(shí)由于投加量增大會(huì)導(dǎo)致處理成本及沉淀量增加, 綜合考慮硫酸鎂的投加質(zhì)量濃度選擇1.2 g/L｡比較圖1 和圖2 可知,鈣鹽､鎂鹽作為絮凝沉淀劑的變化規(guī)律一致,但鎂鹽作為絮凝沉淀劑的效果要優(yōu)于鈣鹽的效果, 其原因在于Mg(OH)2沉淀過(guò)程中吸附染料分子形成絮凝體的能力要強(qiáng)于Ca(OH)2｡

　　2.3 CaO 與MgSO4·7H2O的協(xié)同效應(yīng)

　　調(diào)節(jié)廢水pH=13, 固定MgSO4·7H2O 投加質(zhì)量濃度為1.2 g/L, 改變CaO 投加量, 考察CaO 與MgSO4·7H2O 共同作用的結(jié)果,見(jiàn)圖3｡

 　　由圖3可知, 當(dāng)MgSO4·7H2O 投加質(zhì)量濃度為1.2 g/L 時(shí),隨著CaO 投加量減小,染料的脫色率及COD 去除率均呈先增后減的變化趨勢(shì)｡在CaO 為0.6 g/L, 即m(MgSO4·7H2O)∶m(CaO)=2∶1 時(shí)廢水處理效果最好, 此時(shí)廢水的脫色率達(dá)99%,COD 去除率達(dá)95%以上; 并且絮凝吸附后沉降時(shí)間由2 h 降至20 min, 沉降速度明顯加快｡可以認(rèn)為,CaO 與MgSO4·7H2O 的協(xié)同效應(yīng)優(yōu)于單一種物質(zhì)的作用｡

　　2.4 pH 對(duì)絮凝效果的影響

　　實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步考察了使用CaO-MgSO4·7H2O 復(fù)合絮凝劑處理該染料廢水時(shí)pH 的變化對(duì)處理效果的影響,結(jié)果見(jiàn)圖4｡

 　　由圖4 可知, 采用CaO 與MgSO4·7H2O 作為絮凝沉淀劑,隨著染料廢水pH 增大,該復(fù)合絮凝劑對(duì)染料廢水的脫色率和COD 去除率逐漸增大｡但在pH<11 的情況下,處理效果很差,只有在pH>12 時(shí)處理效果才較好｡當(dāng)pH=13 時(shí),投加MgSO4·7H2O 1.2g/L､CaO 0.6 g/L,絮凝沉降20~30 min 后,染料廢水的脫色率可以達(dá)到99%,COD 去除率可以達(dá)到95%｡

　　2.5 重復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　在pH=13,加入CaO 0.6 g/L､MgSO4·7H2O 1.2 g/L的條件下,進(jìn)行了多次重復(fù)實(shí)驗(yàn),結(jié)果都較好,廢水的脫色率均在99%以上,COD 可以降至25 mg/L 以下,經(jīng)廢酸中和調(diào)整溶液pH 到中性,可以達(dá)到國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)一類(lèi)水質(zhì)對(duì)染料工業(yè)廢水色度和COD 的要求｡具體參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　3 結(jié)論

　　對(duì)于活性黑廢水,采用CaO-MgSO4·7H2O 復(fù)合絮凝劑的效果優(yōu)于兩種物質(zhì)單獨(dú)使用; 廢水pH 的控制非常重要, 在pH<11 的情況下,COD 和色度的脫除效果均很差｡優(yōu)化的工藝條件為:在pH=13 的條件下, 投加MgSO4·7H2O 1.2 g/L､CaO 0.6 g/L 即m(MgSO4·7H2O)∶m(CaO)=2∶1 為佳｡此時(shí),廢水脫色率達(dá)到99%,COD 去除率達(dá)到95%,COD 降至25mg/L 以下,達(dá)到國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一類(lèi)水質(zhì)要求｡而且CaO､MgSO4·7H2O 原料均廉價(jià)易得,使得廢水處理成本大大降低, 在工業(yè)廢水處理中有廣闊的應(yīng)用前景｡