工業(yè)印染廢水排放中脫色實(shí)驗(yàn)的研究

朱守誠(chéng) 武艷* 鄧瑞

（1合肥市東方美捷分子材料技術(shù)有限公司 安徽合肥 230088 2合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院 安徽合肥 230009）

由于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，我國(guó)水資源緊缺、分布極不平衡，地表水、地下水污染日趨嚴(yán)重，已成為建設(shè)美麗中國(guó)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、社會(huì)和諧發(fā)展的制約因素,日趨嚴(yán)重的水污染更加重水資源的短缺[1][2]。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，印染行業(yè)是工業(yè)廢水排放大戶，全國(guó)印染廢水每天排放量為3×106～4×106m3[3]。印染廢水中含有高濃度的有機(jī)物且具有色度高、無(wú)機(jī)鹽含量高、成份復(fù)雜、可生化性差、脫色困難等特點(diǎn),因此難以采用常規(guī)的方法進(jìn)行治理[4]。印染廢水所含有機(jī)物中包含多種具有生物毒性或?qū)е隆叭隆毙阅艿挠袡C(jī)物[5]，一度成為工業(yè)污水處理的難題，也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外水污染控制領(lǐng)域急需解決的一大難題[6]。

本研究采用化學(xué)絮凝的方法對(duì)模擬印染廢水進(jìn)行脫色實(shí)驗(yàn)研究。本研究選用的絮凝脫色劑為合肥東方美捷分子材料技術(shù)有限公司獨(dú)家專利生產(chǎn)的高分子脫色聚合物colorclearMT系列脫色劑（MT1和MT2）和高效脫色凈化聚合物的復(fù)配物waterclearF4系列脫色劑（F41和F42）。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 脫色材料

colorclearMT系列脫色劑是由東方美捷分子材料技術(shù)有限公司研發(fā)生產(chǎn)的可應(yīng)用于有色廢水脫色處理的脫色劑,可以被應(yīng)用于紡織、印染、造紙等行業(yè)企業(yè)污廢水的處理，適用于含活性、酸性、分散染料、增白劑、油脂、水溶性漿料、樹脂、重金屬離子的污廢水的脫色。waterclearF4系列脫色劑主要應(yīng)用于印染廠或染色工業(yè)污水的脫色凈化處理，也可以用于紡織、印染、造紙、養(yǎng)豬場(chǎng)等行業(yè)污廢水的處理，適用于含活性、酸性、分散染料、增白劑、油脂、水溶性漿料、樹脂、重金屬離子、有機(jī)質(zhì)等的污廢水的脫色絮凝。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

首先將四種脫色劑配制成1%濃度的溶液，然后分別取0.05ml、0.15ml、0.25ml、0.35ml、0.5ml、0.75ml、1.00ml、1.25ml1.50ml和2.00ml1%脫色劑溶液加入50ml模擬印染廢水。按照這樣加入后，脫色劑在50ml模擬廢水中的濃度梯度為：0.01g·L-1、0.03g·L-1、0.05g·L-1、0.07g·L-1、0.1g·L-1、0.15g·L-1、0.2g·L-1、0.25g·L-1、0.3g·L-1和0.4g·L-1。加入脫色劑后攪拌均勻并靜置反應(yīng)30min。然后分別過(guò)濾，按照國(guó)標(biāo)稀釋倍數(shù)法測(cè)定其色度。通過(guò)加入0.01mol/L的Hcl和NaOH溶液將50ml模擬印染廢水初始pH值按照3、4、5、6、7、8、9、10和11的梯度調(diào)節(jié)，分別加入四種脫色劑，攪拌均勻后靜置反應(yīng)30min，然后分別過(guò)濾測(cè)定其色度。

1.2.1 廢水水質(zhì)

以自行配制的模擬有色印染廢水作為實(shí)驗(yàn)處理對(duì)象。模擬印染廢水外觀顏色呈藍(lán)色，主要包含深藍(lán)色活性染料，初始磷含量為1.8～3.0mg·L-1，pH=7～9，初始色度為80倍，反應(yīng)在15℃溫度下進(jìn)行。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

脫色劑：MT1、MT2、F41、F42，PH計(jì)，三角錐形瓶、50ml具塞比色管、25ml具塞比色管。

2 結(jié)果與討論

2.1 MT1投加量對(duì)其脫色效果的影響

本研 究采用0.01g·L-1、0.03g·L-1、0.05g·L-1、0.07g·L-1、0.1g·L-1、0.15g·L-1、0.2g·L-1、0.25g·L-1、0.3g·L-1和0.4g·L-1的十個(gè)梯度加入1%濃度的MT1，脫色劑MT1濃度與對(duì)模擬廢水進(jìn)行脫色處理后脫色率的影響如圖1所示。

由圖1可見，隨著MT1濃度的逐漸增大，脫色率由31.25%大幅提高，效果最好時(shí)脫色率可達(dá)到100%；當(dāng)濃度達(dá)到0.1g·L-1時(shí)，MT1處理模擬廢水的脫色率可一直維持在100%。由此可以分析出，當(dāng)脫色劑MT1濃度達(dá)到0.1g·L-1以上，MT1與活性染料分子的絮凝反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。雖然稀釋倍數(shù)法存在一定程度偏差，但從肉眼的角度觀看此時(shí)的模擬廢水已被完全脫色。因此使用脫色劑MT1對(duì)該模擬廢水進(jìn)行脫色處理時(shí)，在同樣的反應(yīng)條件下其最適濃度為0.1g·L-1。

圖1 MT1 濃度對(duì)脫色率的影響

2.2 MT2 投加量對(duì)其脫色效果的影響

本研 究采用0.01g·L-1、0.03g·L-1、0.05g·L-1、0.07g·L-1、0.1g·L-1、0.15g·L-1、0.2g·L-1、0.25g·L-1、0.3g·L-1和0.4g·L-1的十個(gè)梯度加入1%濃度的MT2，脫色劑MT2濃度與對(duì)模擬廢水進(jìn)行脫色處理后脫色率的影響如圖2所示。

圖2 MT2 濃度對(duì)脫色率的影響

由圖2可見隨著MT2濃度的逐漸增大，脫色率由12.5%大幅提高，效果最好時(shí)脫色率可達(dá)到100%；當(dāng)濃度達(dá)到0.07g·L-1時(shí)，MT2處理模擬廢水的脫色率可一直維持在100%。由此可以分析出，當(dāng)脫色劑MT2濃度達(dá)到0.07g·L-1以上，MT2與活性染料分子的絮凝反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。雖然稀釋倍數(shù)法存在一定程度偏差，但從肉眼的角度觀看此時(shí)的模擬廢水已被完全脫色。因此使用脫色劑MT2對(duì)該模擬廢水進(jìn)行脫色處理時(shí)，在同樣的反應(yīng)條件下其最適濃度為0.07g·L-1。

圖3 F41 濃度對(duì)脫色率的影響

2.3 F41投加量對(duì)其脫色效果的影響

本研 究采用0.01g·L-1、0.03g·L-1、0.05g·L-1、0.07g·L-1、0.1g·L-1、0.15g·L-1、0.2g·L-1、0.25g·L-1、0.3g·L-1和0.4g·L-1的十個(gè)梯度加入1%濃度的F41，脫色劑F41濃度與對(duì)模擬廢水進(jìn)行脫色處理后脫色率的影響如圖3所示。

由圖3可見隨著F41濃度的逐漸增大，脫色率由18.75%有所提高，效果最好時(shí)脫色率可達(dá)到100%；當(dāng)濃度達(dá)到0.3g·L-1時(shí)，F(xiàn)41處理模擬廢水的脫色率可一直維持在100%。由此可以分析出，當(dāng)脫色劑F41濃度達(dá)到0.3g·L-1以上，F(xiàn)41與活性染料分子的絮凝反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。雖然稀釋倍數(shù)法存在一定程度偏差，但從肉眼的角度觀看此時(shí)的模擬廢水已被完全脫色。因此使用脫色劑F41對(duì)該模擬廢水進(jìn)行脫色處理時(shí)，在同樣的反應(yīng)條件下其最適濃度為0.3g·L-1。

2.4 F42投加量對(duì)其脫色效果的影響

圖4 F42 濃度對(duì)脫色率的影響

本研究采用0.01g·L-1、0.03g·L-1、0.05g·L-1、0.07g ·L-1、0.1g ·L-1、0.15g ·L-1、0.2g ·L-1、0.25g·L-1、0.3g·L-1和0.4g·L-1的十個(gè)梯度加入1%濃度的F42，脫色劑F42濃度與對(duì)模擬廢水進(jìn)行脫色處理后脫色率的影響如圖4所示。

由圖4可見隨著F42濃度的逐漸增大，脫色率逐漸提高，效果最好時(shí)脫色率可達(dá)到100%；當(dāng)濃度達(dá)到0.2g·L-1時(shí)，F(xiàn)42處理模擬廢水的脫色率可一直維持在100%。由此可以分析出，當(dāng)脫色劑F42濃度達(dá)到0.2g·L-1以上，F(xiàn)42與活性染料分子的絮凝反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。雖然稀釋倍數(shù)法存在一定程度偏差，但從肉眼的角度觀看此時(shí)的模擬廢水已被完全脫色。因此使用脫色劑F42對(duì)該模擬廢水進(jìn)行脫色處理時(shí)，在同樣的反應(yīng)條件下其最適濃度為g·L-1。

2.5 模擬廢水初始pH 對(duì)脫色效果的影響

由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出：脫色劑MT1適宜投加量為0.1g·L-1；脫色劑MT2適宜投加量為0.07g·L-1；脫色劑F41適宜投加量為0.3g·L-1；脫色劑F42適宜投加量為0.2g·L-1。本研究通過(guò)設(shè)置模擬廢水初始pH值為3、4、5、6、7、8、9、10和11這 九 個(gè) 梯度，四種脫色劑分別按照其各自的適宜投加量投加。模擬廢水初始pH條件對(duì)脫色處理后脫色率的影響如圖5所示。

由圖5可見，雖然四種脫色劑在不同的初始pH條件下對(duì)模擬廢水的脫色效果各有不同，但在其脫色率在酸性和堿性的條件下都有明顯的下降。

圖5 模擬廢水初始pH 對(duì)脫色效果的影響

3 結(jié)果與討論

3.1 脫色劑MT1對(duì)本研究中模擬廢水的適宜投加量為0.1g·L-1，適宜初始pH值為6～10；絮凝時(shí)間30min，室溫15℃條件下，脫色劑MT1對(duì)模擬廢水的脫色率最高可達(dá)100%；脫色劑MT2對(duì)本研究中模擬廢水的適宜投加量為0.07g·L-1，適宜初始pH值為7～10，相同條件下，MT2脫色率最高可達(dá)100%。

3.2 脫色劑F41對(duì)本研究中模擬廢水的適宜投加量為0.3g·L-1，適宜初始pH值為6～9；絮凝時(shí)間30min，室溫15℃條件下，脫色劑F41對(duì)模擬廢水的脫色率最高可達(dá)100%；脫色劑F42對(duì)本研究中模擬廢水的適宜投加量為0.2g·L-1，適宜初始pH值為6～10；相同條件下F42脫色率最高可達(dá)100%。

3.3 根據(jù)上述結(jié)論分析，在脫色效果相當(dāng)?shù)那闆r下，脫色劑的投加量越小，脫色處理后產(chǎn)生的絮凝泥渣量就越少；而且也減少了脫色劑的使用量，節(jié)約了成本。脫色劑MT2的適宜投加量為0.07g·L-1，在四種脫色劑適宜投加量中為最小，因此本研究將脫色劑MT2優(yōu)選為脫色效果較好的脫色劑。

[1]王曉云.農(nóng)村城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的水資源問(wèn)題[J].河北工業(yè)科技,2006,23(2):131-133.

[2]陳虎.淺議印染廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀[J].科技視野,2012,2(4):133-135.

[3]王俊峰,趙英武,毛燕芳.我國(guó)印染廢水處理概況及研究進(jìn)展[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)2012,4:30-33.

[4]馬萬(wàn)征,李忠芳,王艷.印染廢水處理技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[J].應(yīng)用化學(xué)，2012,41(12):2154-2159.

[5]黃常盾,楊西昆,汪凱明,印染廢水[M].北京:紡織工業(yè)出版社,1987.

[6]李強(qiáng).新型固定漆酶復(fù)合載體的合成及降解染料的研究[D].南京:南京林業(yè)大學(xué)林產(chǎn)化學(xué)加工工程系,2006.