摘要:隨著工業的(de)(de)迅速發展(zhan),大量工業廢(fei)水(shui)的(de)(de)排放給人類生存造成了嚴重的(de)(de)威(wei)脅,尤其是印(yin)(yin)染(ran)(ran)廢(fei)水(shui),因此尋求 有效的(de)(de)處(chu)理方法是亟待(dai)解決的(de)(de)問題。一種新的(de)(de)印(yin)(yin)染(ran)(ran)廢(fei)水(shui)處(chu)理技術(shu)———應用磁流體(ti)來處(chu)理印(yin)(yin)染(ran)(ran)廢(fei)水(shui),分別研究(jiu) 了Fe3O4磁流體(ti)在(zai)不同條件(如pH值、表面(mian)(mian)活(huo)性劑的(de)(de)投加(jia)量、攪拌時間、溫度等)下,對降低印(yin)(yin)染(ran)(ran)廢(fei)水(shui)的(de)(de)COD和 色度兩個方面(mian)(mian)的(de)(de)影響。實驗表明當(dang)pH=11,表面(mian)(mian)活(huo)性劑量是亞鐵量的(de)(de)0·16倍,磁流體(ti)與廢(fei)水(shui)的(de)(de)比大于1: 10時 COD降低最多,脫色效果最好。

關鍵(jian)詞:Fe3O4磁(ci)流體;印染廢水;COD;色度

前言

水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)是(shi)當前中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)面臨的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)(yao)環(huan)境(jing)問題之一(yi)(yi)。預測,工業(ye)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)占總(zong)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)70%以上[1-2]。其中(zhong)(zhong)(zhong) 紡織印(yin)染(ran)(ran)(ran)行(xing)業(ye)在(zai)(zai)中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)工業(ye)生(sheng)產(chan)中(zhong)(zhong)(zhong)占有(you)(you)(you)較大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)比重, 是(shi)出口創(chuang)匯(hui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)(yao)產(chan)業(ye),也(ye)是(shi)吸(xi)納勞(lao)動(dong)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)(yao)勞(lao)動(dong)密集(ji)型產(chan)業(ye)。印(yin)染(ran)(ran)(ran)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)主(zhu)要(yao)(yao)含(han)(han)各種染(ran)(ran)(ran)料、整理(li)(li)(li)(li)劑(ji)、后(hou)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)劑(ji)等[3],具有(you)(you)(you)以下特點[4]:水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)大、有(you)(you)(you)機污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran) 物(wu)(wu)含(han)(han)量(liang)高(gao)、堿度(du)和(he)(he)pH值變(bian)化(hua)(hua)大、水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質變(bian)化(hua)(hua)大;色(se)度(du) 高(gao),有(you)(you)(you)時可達(da)4 000倍以上;可生(sheng)化(hua)(hua)性差,廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)m (BOD) /m(COD)值一(yi)(yi)般在(zai)(zai)20%左右;近(jin)年來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua) 纖織物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)展和(he)(he)印(yin)染(ran)(ran)(ran)業(ye)技(ji)術的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進步,使難生(sheng)化(hua)(hua)降解的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)機物(wu)(wu)在(zai)(zai)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)大大增加[5]。單一(yi)(yi)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)工 藝均(jun)很難達(da)到要(yao)(yao)求,需對不同(tong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)工藝進行(xing)優化(hua)(hua)組(zu) 合。因(yin)此(ci),系統開發(fa)不同(tong)工藝的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)效(xiao)(xiao)(xiao)組(zu)合,研究(jiu)高(gao)效(xiao)(xiao)(xiao)、經濟、節(jie)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)印(yin)染(ran)(ran)(ran)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)反應器將(jiang)是(shi)印(yin)染(ran)(ran)(ran)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui) 處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)工藝研究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)(yao)內容和(he)(he)發(fa)展方(fang)向。盡(jin)管目(mu)前國(guo)內外(wai)在(zai)(zai)這(zhe)方(fang)面研究(jiu)較多(duo),提出多(duo)種處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)技(ji)術,但在(zai)(zai)實 際(ji)應用中(zhong)(zhong)(zhong)有(you)(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)不高(gao),有(you)(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工藝過于復雜,甚至(zhi)有(you)(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)生(sheng)二次污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran),達(da)不到全面凈化(hua)(hua)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。目(mu)前傳統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)方(fang)法處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)工序繁多(duo)且效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)一(yi)(yi)般,為此(ci)我們(men)應用新型功能(neng)性材料———磁(ci)流體來對這(zhe)種廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)進行(xing)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)研究(jiu)。

磁(ci)(ci)(ci)流(liu)(liu)體(ti)(ti)又稱(cheng)磁(ci)(ci)(ci)性(xing)(xing)液體(ti)(ti)、鐵磁(ci)(ci)(ci)流(liu)(liu)體(ti)(ti)或磁(ci)(ci)(ci)液,它是由磁(ci)(ci)(ci)性(xing)(xing)粒子、基液以(yi)及表面活(huo)性(xing)(xing)劑三者(zhe)混(hun)合(he)而成的(de)一(yi)種 穩定(ding)的(de)膠(jiao)狀溶液[6]。該流(liu)(liu)體(ti)(ti)在靜態時無磁(ci)(ci)(ci)吸引力,當 有(you)外加磁(ci)(ci)(ci)場作用(yong)(yong)時,才表現出有(you)磁(ci)(ci)(ci)性(xing)(xing)[7]。用(yong)(yong)磁(ci)(ci)(ci)流(liu)(liu)體(ti)(ti)處(chu)理(li)(li)印(yin)染廢水(shui)(shui)作為一(yi)種無二(er)次污染的(de)新型技術即將被開發(fa)出實用(yong)(yong)的(de)研究(jiu)方案(an)并付諸于實踐(jian),用(yong)(yong)來大(da)批量地處(chu)理(li)(li)廢水(shui)(shui)。本文(wen)主要研究(jiu)了磁(ci)(ci)(ci)流(liu)(liu)體(ti)(ti)處(chu)理(li)(li)高濃度印(yin)染 廢水(shui)(shui)在降低色度和COD兩個方面的(de)影響(xiang)因素(su)。

1　磁流體的制備

采用醇———水(shui)(shui)共熱法制備Fe3O4磁(ci)流體(ti)。稱(cheng)量 48 gFe2(SO4)3, 44·48 gFeSO4(即Fe2+:Fe3+=2: 3 溶于盛有(you)5: 1的(de)(de)(de)(de)醇———水(shui)(shui)溶液的(de)(de)(de)(de)三口燒(shao)瓶中制成(cheng)稀 溶液,將(jiang)三口燒(shao)瓶置于65℃±1℃的(de)(de)(de)(de)恒溫(wen)水(shui)(shui)浴鍋中, 攪拌使鹽溶液混和均(jun)勻,攪拌的(de)(de)(de)(de)同(tong)時滴(di)加(jia)(jia)稀的(de)(de)(de)(de)氨水(shui)(shui), 促(cu)使水(shui)(shui)解(jie)反應完全。在pH=5·6左右(you)出現黑(hei)(hei)色的(de)(de)(de)(de) 沉淀,繼續(xu)滴(di)加(jia)(jia)氨水(shui)(shui)至pH>10,陳化30 min,調節 pH至5左右(you),將(jiang)溫(wen)度(du)升高至80℃攪拌的(de)(de)(de)(de)同(tong)時慢速 加(jia)(jia)入(ru)不(bu)同(tong)比例的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)活性(xing)劑對磁(ci)性(xing)顆粒(li)進(jin)行表(biao)面(mian)改 性(xing),靜置可(ke)觀察(cha)到亮黑(hei)(hei)色的(de)(de)(de)(de)磁(ci)基體(ti)生(sheng)成(cheng)。室溫(wen)下過 濾,先用無水(shui)(shui)乙醇后用去(qu)離子水(shui)(shui)多次洗滌,干燥(zao)煅燒(shao)就可(ke)制得(de)Fe3O4黑(hei)(hei)色磁(ci)性(xing)粉沫。將(jiang)所得(de)粉沫按不(bu)同(tong) 比例溶于載(zai)液中,就可(ke)制得(de)具有(you)不(bu)同(tong)磁(ci)性(xing)、粘度(du)穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)流體(ti)[8]。

2　磁流(liu)體(ti)處理印染廢水脫色效果及降低 COD的實驗方(fang)法(fa)

2. 1　實(shi)驗用水(shui)和水(shui)質

實(shi)驗用(yong)水取自(zi)吳江市盛澤(ze)水處理(li)發展有限公司的印(yin)染廢(fei)水,廢(fei)水中含有印(yin)染行業中常用(yong)的酸性(xing)染料、分散性(xing)染料及直接染料。廢(fei)水水質指標: pH: 8~10、色(se)度(du):500~600倍,CODcr:1 300mg/L~1 500mg/L。

2. 2　實驗過程

小燒(shao)(shao)杯(bei)置于(yu)磁(ci)座(zuo)(磁(ci)座(zuo)是(shi)JB-3型定(ding)時恒(heng)溫(wen)磁(ci) 力(li)攪拌器)上(shang),取(qu)一定(ding)量的磁(ci)流體于(yu)小燒(shao)(shao)杯(bei)中(zhong),再(zai)取(qu) 一定(ding)量的廢水與之(zhi)混合,打(da)開磁(ci)座(zuo),使混合液在燒(shao)(shao)杯(bei) 中(zhong)旋轉,若干秒后關掉磁(ci)座(zuo),使之(zhi)變成永(yong)恒(heng)磁(ci)場(chang), 分(fen)鐘內,能見到(dao)磁(ci)性顆粒向下沉淀,清楚見到(dao)分(fen)層, 取(qu)出上(shang)層清液10 m,l進行色度及CODcr檢測。

3　實驗結果與討論

3. 1　脫(tuo)色(se)效果(guo)與討(tao)論

3. 1. 1　磁(ci)流體與(yu)廢水的比對脫色效果的影響

固定廢水用量(liang)(liang)為100 ml分別用不同(tong)量(liang)(liang)的磁流 體(ti)處理(li)后測出的色度值(zhi)見表1。

表(biao) 1　磁流體與廢水的(de)比對處理效(xiao)果的(de)影響

磁流(liu)體(ml) 2  5 8  9  10  12 15 20

色度(倍)  80 50 40 30 20  20 20 20

由表1可知當磁流(liu)體(ti)與(yu)廢水比?1: 10時(shi),處理(li) 廢水效果較(jiao)好,色度有明顯(xian)降低。分析(xi)原因是(shi)如(ru)果磁流(liu)體(ti)太少,所(suo)含磁性顆粒就少,磁性不夠(gou)強(qiang),就不 能使磁流(liu)體(ti)發揮它的功效。

3. 1. 2　攪拌(ban)時(shi)間(jian)對脫色效(xiao)果的影響

改(gai)變攪(jiao)拌時間,固(gu)定磁(ci)流體與廢水(shui)比為1: 10 ,可知使色度降(jiang)低(di)到20倍,攪(jiao)拌20 s已經(jing) 足夠。攪(jiao)拌的(de)目的(de)是為了使磁(ci)性(xing)顆(ke)粒(li)(li)與廢水(shui)充分的(de)接觸,在磁(ci)性(xing)顆(ke)粒(li)(li)分散性(xing)能良好的(de)情況下,攪(jiao)拌的(de)時間不(bu)需要太長。

3. 1. 3　溫度對廢(fei)水脫(tuo)色效果的影響

改變溫(wen)度(du),固定磁(ci)流體與廢水比(bi)為1: 10,攪(jiao)拌 20 s,測出的色度(du)值見表3。

由表3可(ke)知(zhi),升高溫度(du),磁(ci)(ci)流體(ti)對廢水的處理效果(guo)有所降低。從微觀(guan)學上分析是磁(ci)(ci)性顆粒的布朗(lang)運動產生(sheng)的作用,當(dang)溫度(du)升高時,磁(ci)(ci)性顆粒運動加劇不利(li)于微粒的吸附、聚集(ji)長大(da)和沉降[10-11]。

3. 2　COD的降低與討(tao)論

3. 2. 1　表面活性劑(ji)投加量及pH值對(dui)降(jiang)低COD的 影(ying)響

(1)用醇———水(shui)(shui)(shui)共熱法制備Fe3O4磁流體,滴加氨水(shui)(shui)(shui)至pH=10,改變(bian)加入的表面活性(xing)劑的量處理(li)印(yin)染廢水(shui)(shui)(shui)后所(suo)測得COD數據(ju)如圖1:

(2)用醇———水共熱法制(zhi)備Fe3O4磁(ci)流(liu)體(ti),滴加氨水至pH=11,改變加入的表面活性劑的量處理印(yin)染廢水后所測得COD數據(ju)如(ru)下(xia)圖:

(3)用醇———水(shui)共(gong)熱法制備Fe3O4磁流體,滴加(jia)氨水(shui)至pH=12,改變加(jia)入的表面活性劑的量(liang)處理印染廢水(shui)后所測得COD數據如下圖:

(4)用(yong)醇(chun)-水(shui)共熱(re)法制備Fe3O4磁流體,滴加(jia)氨水(shui)至pH=13,改變(bian)加(jia)入的(de)表面(mian)活性劑的(de)量處理印染廢水(shui)后所測得COD數據(ju)如(ru)下圖:

綜合上述(shu)數據可以得知用1. 0 g表(biao)面(mian)(mian)活性劑包 裹(guo)(此時(shi)表(biao)面(mian)(mian)活性劑量是(shi)亞鐵(tie)量的(de)0. 16倍), pH值 為11時(shi)處理印染廢水(shui)時(shi)效(xiao)果(guo)(guo)較好。此時(shi)磁性顆粒 的(de)粒徑(jing)小,均(jun)勻,磁性高, COD下降最多,處理廢水(shui) 效(xiao)果(guo)(guo)好。分析原(yuan)因是(shi)表(biao)面(mian)(mian)活性劑的(de)用量如果(guo)(guo)太(tai)少 就不足以形成完整(zheng)的(de)包裹(guo)層(ceng);如果(guo)(guo)太(tai)多,就會形成多 層(ceng)吸(xi)附,反而導致磁性能下降[8]。

3. 2. 2　攪拌時間對(dui)降低(di)COD的影響

固定磁流體(ti)與廢水比為1: 10,攪拌(ban)使(shi)其充分接 觸反應,隨著攪拌(ban)時(shi)間的(de)變化廢水COD的(de)去除率隨之變化的(de)曲線見圖5。

由圖5可(ke)知開始時隨攪(jiao)拌時間的(de)(de)(de)增加(jia)COD去(qu) 除率也(ye)逐漸增大,當攪(jiao)拌時間為5 min左右時, CO 的(de)(de)(de)去(qu)除率達到最大值。之后隨攪(jiao)拌時間的(de)(de)(de)增加(jia) COD的(de)(de)(de)去(qu)除率反而有(you)所下降。分(fen)(fen)析原因(yin)是磁流(liu)體 與廢水中有(you)機物的(de)(de)(de)作(zuo)用中存在一種微(wei)弱非極性的(de)(de)(de)范(fan) 德(de)華力(li)[9],如果攪(jiao)拌時間過長,分(fen)(fen)子(zi)運動的(de)(de)(de)動能則會 克服(fu)分(fen)(fen)子(zi)間范(fan)德(de)華力(li)的(de)(de)(de)吸引,使得一部分(fen)(fen)可(ke)溶性有(you)機分(fen)(fen)子(zi)重新分(fen)(fen)散(san)到水中,因(yin)此導(dao)致水中的(de)(de)(de)COD值有(you) 所回(hui)升。

4　結論

(1)表面活性劑量(liang)是亞鐵(tie)量(liang)的0. 16倍, pH=11 時COD降低(di)最多,處理效果(guo)最好(hao)。

(2)在(zai)固定磁場的情(qing)況下,采用室溫,充分混 合,在(zai)磁流體與廢水(shui)的比大于1: 10時(shi),處理廢水(shui)的 能(neng)力最好(hao)。

(3)一般只要攪拌20 s左(zuo)右,就使(shi)可磁性顆粒 與(yu)廢水充分的接觸從而達到較(jiao)好(hao)的脫色效果;但是 要達到較(jiao)高的COD去除率(lv)則需要攪拌5 min左(zuo)右。

(4)升高溫度會(hui)降低廢水處理效果,一般(ban)應在(zai) 較低溫度(10℃~20℃左右)下進(jin)行。

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