關于化工晴綸廢水處理的討論

徐金英

摘要：微波法處理有機廢水作為一種新型的廢物處理方法，具有快速、高效、均勻、清潔等獨特的優點。本文著重探討了微波輻照條件下處理腈綸廢水及各種絮凝劑的投加量、進水PH、攪拌速度及復配情況。實驗結果表明：主要影響因素是反應時間和初始pH值，二氧化錳和二氧化鈦是較為理想的催化劑。在整個討論中以COD為主要參考指數。

關鍵詞：腈綸廢水；微波；COD

從腈綸廢水的研究進展來看，腈綸廢水成分復雜，碳、氮含量均較高，在去碳的同時，還要注意脫氮，雖經混凝和生物處理后，仍有部分COD難以去除，說明含有生物難降解物質。在現有的生化處理技術水平下，不能把水中的有機物較完全去除，若要達到較好的處理效果，有必要引入各種物理化學方法來改變物質結構，使其易于降解，或直接將難降解物質去除，這種難生物降解的物質難以通過生物方法來實現達標排放。

一、實驗建立

微波法作為一種新技術上處于實驗室規模，在水處理方面也應用很少。微波法以其獨特的優點用于腈綸廢水的處理，可能會產生較好的效果。本實驗將從反應時間、微波功率、腈綸廢水的初始pH值及有無催化劑的影響幾個方面來研究微波法的處理效果，具體內容如下：

1、微波法處理腈綸廢水試驗裝置的建立：將要處理的廢水裝入錐形瓶內，蓋上橡皮塞，埋入裝有沙子的燒杯中，放入微波爐內加熱，然后考察各因素對COD的去除率及PH值的影響。

2、研究微波功率對處理效果的影響：對同一廢水水樣，在其它條件一定的情況下，廢水的COD的去除率及BC值等隨微波功率的變化，確定最佳功率。

3、研究反應時間對處理效果的影響：對同上條件的情況下，廢水的COD的去除率及BC值等隨反應時間的變化，確定最佳反應時間。

4、研究初始PH值對處理效果的影響：對同上條件的情況下，廢水的COD的去除率及BC值等隨初始PH值的變化，確定最佳初始酸堿性條件。

5、研究催化劑對處理效果的影響：對同上條件的情況下，廢水的COD的去除率及BC值等隨不同催化劑的加入的變化，確定最佳催化劑。

6、在最優水平條件下對廢水進行處理，考察處理效果，得出結論。

本實驗應該在密閉條件下進行。為了保證嚴格的密閉，實驗時間不能過長，處理量不能過大。所以由實驗室研究到大規模的應用還有一定的難度，在今后的工作和實驗重要注意解決這些問題。

二、實驗的開展

1、反應時間對處理效果的影響

各取20mL絮凝水按照實驗步驟在特定功率，酸性條件，不同的時間下微波處理，得到COD值，可以看出，COD值并不隨時間的變化呈線性變化，而是呈波浪性變化，在20秒和40秒時處理效果較好。從BOD5角度來分析，可以看出隨著反應的進行，一些大分子難降解的有機物被分解成了小分子易降解的物質，但并不與反應時間呈單調遞減性。所以，微波處理最優反應時間為20秒或40秒，但時間越長，越不利于實驗密閉性，因此反應時間選為20秒。

2、微波功率對處理效果的影響

比較來說，中檔功率效果較好。微波輻射大大加快了反應速度，且其加熱沸騰中心遍及液體全部，但分解的過程與聚合的過程是同時進行的，功率大、升溫快，且沒有回流裝置，造成了聚合過程占主導地位。研究表明，酸堿性條件下，隨著微波功率的增加，有機物聚合度下降，到中檔時接近最小，當功率超過高檔時，聚合度基本不變。微波功率為中檔時處理效果最好。

3、初始pH值對處理效果的影響

各取20mL絮凝水按照實驗步驟在反應時間為20秒，微波功率為MEDIUM條件下處理，從實驗看出，隨著PH值的增加，COD的值有下降的趨勢。研究表明，當PH值為中性條件下，聚合度較大，而在酸、堿性條件下，聚合度較小，堿性最小。通過測量BOD5，更說明了結論的科學性，有此可得：其它條件不變，堿性條件下的處理效果較好。

4、正交分析實驗

為了找出最佳反應條件，對反應時間、微波功率和初始PH值三個因素作一下正交分析實驗，實驗步驟同上。由實驗可以看出，單因素考察時最佳條件綜合作用時并不最優。反應時間為20秒、功率為中高檔、初始pH值為堿性為最佳處理條件，COD去除率為23.03%。因此反應時間和初始pH值對處理效果有一定的影響，功率的影響很小，基本上可以忽略。

5、催化劑對處理效果的影響

1）過氧化氫對COD降解的影響

本實驗所加過氧化氫的量為0.25mL，實驗條件為正交分析所得出的最佳條件。實驗說明，過氧化氫的降解效果不好，過氧化氫的濃度過高時，則會影響有機物的降解，因此過氧化氫應與其它催化劑有合適的配比，才能達到預期的處理效果。

2）過氧化氫和活性炭共同作用對COD降解的影響

本實驗所加過氧化氫的量為0.25mL，活性炭為0.1克，實驗條件為以上正交分析所得出的最佳條件。實驗說明，活性炭結合過氧化氫的效果也不明顯。活性炭雖有一定的處理效果，但它主要是因為自身的吸附作用降解COD，在工業應用中成本太高，也不是理想的催化劑。

3）二氧化錳、二氧化鈦對COD降解的影響及酸堿度對催化劑降解COD效果實驗。

通過對二氧化鈦和二氧化錳的對比可以看出，這二者的催化效果都較明顯。二者的最佳使用量均為0.1克/20mL,且均在酸性條件下效果比較明顯，這與前面的分析是相一致的。

三、實驗討論

1、處理水的最佳絮凝條件是Fecl3為50mg/l ，陰離子型聚胺為2.5 mg/l，反應時間為6分鐘，其COD去除率為20%左右。

2、微波實驗中單因素考察表明：最佳反應時間為20秒，其COD的去除率為26.64%；最佳功率為中檔，其COD的去除率為12.03%；初始的最佳pH值為10—11，其COD的去除率為13.91%。

3、正交分析實驗表明：本實驗的最佳處理條件為時間20秒，功率中高檔，酸性條件下處理，其COD去除率可達30%以上。由實驗結果看出，本實驗的主要影響因素是反應時間和初始pH值，功率對處理效果的影響很小，在試驗中可以忽略。

4、本實驗主要考察了過氧化氫、活性炭、二氧化錳、二氧化鈦四種催化劑以及它們的結合使用。二氧化錳和二氧化鈦的處理效果較好，其用量為每1L廢水中加5g，去除率可達30%左右。

5、從本實驗看，微波法對于提高腈綸廢水的可生化性效果并不是很明顯，處理前后的B/C值均在0.3左右。且因為密閉性問題，由實驗室研究到大規模的應用還有一定的難度，在今后的工作和實驗重要注意解決這些問題。

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