大孔樹脂預處理在染料廢水資源化處理中的實驗研究

門 振，王 鵬，曹倩倩

(1.山東京博控股股份有限公司，山東 濱州 256600；2.京博農化科技股份有限公司，山東 濱州 256600；3.博興縣環境保護局，山東 濱州 256600)

大孔樹脂預處理在染料廢水資源化處理中的實驗研究

門 振1，王 鵬2，曹倩倩3

(1.山東京博控股股份有限公司，山東 濱州 256600；2.京博農化科技股份有限公司，山東 濱州 256600；3.博興縣環境保護局，山東 濱州 256600)

我國是染料生產大國，染料生產過程中產生大量廢水，染料廢水具有組分復雜、色度高、COD濃度高、懸浮物多、水質及水量變化大、含多種有機物成分。現有的染料廢水常規處理常用工藝方法以中和法、蒸發法、高級氧化法和物理化學法等，但這些方法都產生大量危廢，增加企業運行成本，對環境產生二次污染。本文以大孔樹脂預處理染料，處理后廢水再經過中和、抽濾，對染料廢水進行資源化處理進行實驗研究。通過實驗研究表明：以大孔樹脂吸附預處理后的染料廢水，最佳實驗條件為以2BV/h流速，最大處理量為8BV條件下，該染料COD去除率92%、色度基本為無色，廢水再經過中和、抽濾后可得到含量98%以上的硫酸鈣，采用DMF做脫附劑，樹脂可多次再生重復利用。因此說明大孔樹脂對染料廢水的資源化預處理可行性較高，為后續工程設計提供了工藝參數選擇和運行依據。

染料廢水；大孔樹脂；COD

我國是染料生產大國，隨著染料生產的發展，其產生的環境問題也越來越突出，其中染料廢水的處理一直是人們的研究重點，染料生產過程中產生大量酸性廢水。廢水組分復雜、含酸量較大、色度高、COD濃度高，因此處理難度較大。為了解決染料廢水污染嚴重的問題。經過對水質充分考察后，本文擬采用大孔樹脂預處理染料廢水，再經過中和、抽濾，對染料廢水進行資源化處理進行實驗研究。探究工業路線的可行性，通過測定預處理后廢水水質及中和、抽濾后硫酸鈣含量進行實驗分析，為后續深入研究提供工藝參數選擇和運行依據。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器與藥劑

COD恒溫加熱器、COD瓶、50 mL具塞比色管、滴定管、攪拌器、樹脂吸附柱800 mL、真空泵、烘箱、冷凝管、錐形瓶等玻璃器皿。

重鉻酸鉀、鄰菲羅啉、硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、濃硫酸、硫酸銀、硫酸汞、氫氧化鈉、鹽酸、甲基紅指示液、氫氧化鉀、三乙醇胺、鈣試劑、乙二胺四乙酸二鈉(以上試劑均為分析純)。

1.2 測試指標和測試方法

CODcr：重鉻酸鉀氧化法；色度：稀釋倍數法；硫酸鈣含量：按照GB 1886.6-2016中A4要求測定。

1.3 實驗裝置

實驗裝置包括樹脂吸附過濾系統、中和攪拌裝置、抽濾烘干裝置等。

1. 進水容器；2. 蠕動泵；3. 燒杯；4. 樹脂柱 圖1 樹脂吸附過濾實驗小試裝置

實驗進水：某染料企業生產廢水包括濾餅壓濾水及水洗水，水質見表1。

表1 進水水質

實驗樹脂：某樹脂生產廠家生產的大孔徑吸附樹脂。

1.4 實驗方法

1.4.1 樹脂吸附實驗

將一定量的樹脂裝入800 mL樹脂柱中，取一定量的染料廢水，通過蠕動泵控制廢水的流速由上往下通過樹脂柱，收集樹脂吸附后的流出液，并取樣檢測COD值及廢水的色度。

1.4.2 中和、抽濾實驗

取一定量樹脂吸附后的廢水加入1000 mL的燒杯中，緩慢加入氫氧化鈣中和，調節pH值為7，過濾的硫酸鈣固體在160℃的烘箱烘干后測定硫酸鈣含量。

1.4.3 樹脂再生實驗

首先用控制一定流速的自來水迅速通過樹脂柱，將樹脂柱中殘留廢水置換出來，然后用DMF以一定流速通過樹脂柱；再用清水洗柱，備用。

2 實驗分析及結果

2.1 大孔徑樹脂預處理可行性實驗分析

將450 mL的樹脂裝入800 mL樹脂柱中，取一定量的廢水，通過蠕動泵控制廢水的流速為900 mL/h(2BV/h)由上往下通過樹脂柱，收集樹脂吸附后的流出液，并取樣檢測COD值。實驗結果如圖2所示。

圖2 大孔徑樹脂預處理可行性實驗結果圖

由圖2可以看出，在以兩倍流速處理廢水時，過濾后的廢水COD值在初期大幅度降低，在過濾廢水總量為5400 mL時COD值基本低于300 mg/L，且隨著水量的增加COD值上升幅度較小，出水基本為無色，說明在一定廢水量時，大孔樹脂吸附性較好，吸附量較高，但隨著過濾水量的增加，廢水COD值幅度增加，在過濾量達到8100 mL時廢水COD值達到950 mg/L，因此選取該大孔樹脂最大吸附量為8倍樹脂量(8BV)，即吸附廢水量為7200 mL時，COD去除率達到92%以上，在此用量時，用大孔樹脂吸附預處理該染料廢水可行性較高。

2.2 不同流速對中和抽濾后硫酸鈣含量的影響實驗研究

由上述實驗得到的最大吸附量，將450 mL的樹脂裝入800 mL樹脂柱中，取7200 mL廢水，分別通過蠕動泵控制廢水的流速為450、900、1350 mL/h由上往下通過樹脂柱，收集樹脂吸附后的流出液，取一定量樹脂吸附后的廢水加入1000 mL的燒杯中，緩慢加入氫氧化鈣中和，調節pH值為7，過濾的硫酸鈣固體在160℃的烘箱烘干后測定硫酸鈣含量。

圖3 不同流速對中和抽濾后硫酸鈣含量的影響實驗研究

由圖3我們可以看出，不同流速對樹脂吸附處理后的染料廢水影響較大，廢水經吸附過濾、中和抽濾烘干后硫酸鈣含量與流速呈直接關系，隨著流速的增加，硫酸鈣含量逐漸降低，在450 mL/h時中和抽濾后硫酸鈣含量為99.6%，達到了GB 1886.6-2016中硫酸鈣含量的要求，但隨著流速的增加，當以1350 mL/h由上往下通過樹脂柱時，中和抽濾烘干后硫酸鈣含量僅為93.2%，因此說明流速對硫酸鈣含量影響較為明顯，綜合考慮實際工程設備應用，選用2倍樹脂體積流速(2BV/h)對該染料廢水進行預處理，效果較好。

2.3 DMF脫附樹脂再生利用對處理效果的影響

將450 mL的樹脂裝入800 mL樹脂柱中，取7200 mL廢水，分別通過蠕動泵控制廢水的流速為900 mL/h由上往下通過樹脂柱，收集樹脂吸附后的流出液，取廢水進行COD的測定并進行中和抽濾實驗測定硫酸鈣含量。吸附后的樹脂首先以900 mL/h的自來水迅速通過樹脂柱，將樹脂柱中殘留廢水置換出來，然后用900 mL DMF以450 mL/h流速通過樹脂柱對樹脂柱進行脫附清洗，完成后重復廢水吸附實驗，多次重復實驗結果如圖4所示。

圖4 DMF脫附樹脂再生利用次數對處理效果的影響

由圖4可以看出，用900 mL DMF以450 mL/h流速通過樹脂柱對樹脂柱進行脫附清洗，脫附后樹脂再次利用，對該染料廢水進行吸附處理，效果良好，多次吸附脫附后，對該廢水處理效果影響較小，吸附后的廢水COD值基本穩定在700 mg/L左右，廢水經中和、抽濾烘干后硫酸鈣含量基本高于98%，說明以DMF 450 mL/h流速對樹脂柱進行脫附清洗，脫附后樹脂再次利用效果較好。

3 結論

(1)實驗證明該大孔樹脂最大吸附量為8倍樹脂量(8BV)，即吸附廢水量為7200 mL時，在此用量時，COD去除率達到92%以上，用大孔樹脂吸附預處理該染料廢水可行性較高。

(2)不同流速對樹脂吸附處理后的染料廢水影響較大，廢水經吸附過濾、中和抽濾烘干后硫酸鈣含量與流速呈直接關系，在450 mL/h時中和抽濾后硫酸鈣含量為99.6%，達到了GB 1886.6-2016中硫酸鈣含量的要求，綜合考慮實際工程設備應用，選用2倍樹脂體積流速(2BV/h)對該染料廢水進行預處理，效果較好。

(3)以DMF為脫附劑，流速控制在450 mL/h對樹脂柱進行脫附清洗，脫附后樹脂多次利用效果較好。

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(本文文獻格式：門 振，王 鵬，曹倩倩.大孔樹脂預處理在染料廢水資源化處理中的實驗研究[J].山東化工,2017,46(15):169-170,172.)

Experimental Study on Pretreatment of Macroporous Resin in Dye Wastewater Recycling

MenZhen1,WangPeng2,CaoQianqian3

(1.Shandong Jingbo Holdings Co.,Ltd.,Binzhou 256600,China;2.Jingbo Agrochenicals Technology Co.,Ltd.,Binzhou 256600,China;3.Boxing Environmental Protection Bureau,Binzhou 256600,China)

China is a dyestuff producer,the dye production process produces a lot of waste water,dye wastewater has a complex composition,high color,high COD concentration,suspended solids,water quality and water changes,with a variety of organic ingredients. The existing methods of conventional treatment of dye wastewater are neutralization method,evaporation method,advanced oxidation method and physical chemistry method,but these methods have produced a lot of waste,increase the operating cost of the enterprise,and cause secondary pollution to the environment. In this paper,pretreatment of dyes with macroporous resin,after treatment and then through the neutralization,filtration,the dye wastewater treatment for experimental study. The optimum experimental conditions were as follows: the rate of 2BV/h flow rate and the maximum treatment rate were 8BV,the COD removal rate of the dye was 92%,and the chroma was basically colorless. The results showed that the dye removal rate was 92%,Waste water and then through,after filtration can be obtained more than 98% of the content of calcium sulfate,using DMF as desorbent,resin can be recycled several times. Therefore,it is shown that the macroporous resin has high feasibility for resource pretreatment of dye wastewater,and provides the basis for selecting and operating the process parameters for the subsequent engineering design.

dye wastewater;macroporous resin;COD

2017-06-20

門 振(1978—)，男，山東棗莊人，工作于山東京博控股股份有限公司，現任產業政策研究室主任，主要從事化工合成、農藥藥效生物測定、農業產業政策研究等。

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1008-021X(2017)15-0169-02