基于分子反应的印染废水处理剂研究初探

1、-范文最新推荐- 基于分子反应的印染废水处理剂研究初探 摘要本论文研究絮凝剂分子与染料分子的相互作用原理。课题拟利用本课题组已有染料固色剂的研究成果和市售工业产品，根据絮凝脱色剂与模拟印染废水中悬浮染料和胶体分子的化学反应原理，采用絮凝法，改变絮凝剂的投加量和溶液的pH值，来筛选出处理某一种染料的最佳絮凝脱色剂。结果发现，对于阳离子型的絮凝剂，随着投加量的增加，脱色率先增加后减小，达到较佳絮凝效果时，实际用量小于理论用量，约为40%。对于无机絮凝剂而言，随着投加量的增加，脱色率逐渐提高。无机絮凝剂的处理效果要比PDAC和PDM的效果要好，但是生成的絮体更多。从而为实际印染废水的絮凝脱色研究打下

2、基础。5743关键词染料废水无机絮凝剂有机絮凝剂絮凝脱色投加量 pH毕业设计说明书（论文）外文摘要TitlePreliminary Study on molecular reaction - based printing and dyeing wastewater treatment agentAbstractIn this paper, the interaction principle of flocculant molecules and dye molecules were researched. This paper intended to use the research resu

3、lts of our research group such as dye fixing agents, and commercially available industrial flocculant products.Based on the interaction of suspension of dye and colloidal molecules in chemical reactions and through changing the flocculant dosage and solution pH values to find out the best flocculati

4、on for decolorization of a dye . It was found that decolorizing ability of the cationic flocculant increase frist and then decrease with increasing dosage. The actual amount of the better flocculation was less than about 40% of the theoretical amount . For inorganic flocculants, the decolorization r

5、ate increased gradually with increasing dosage.Inorganic flocculant treatment effects were better than organic flocculants PDAC and PDM ,but the more sludge generated. The research results laid the foundation for decolorization of the actual printing and dyeing wastewater. 印染废水水质随原材料、生产品种、生产工艺、管理水平的

6、不同而有所差异，导致各个印染工序排放后汇总的废水组分非常复杂。随着染料工业的飞速发展和后整理技术的进步，新型助剂、染料、整理剂等在印染行业中被大量使用，难降解有毒有机成分的含量也越来越多，有些甚至是致癌、致突变、致畸变的有机物，对环境尤其是水环境的威胁和危害越来越大。总体而言，印染废水的特点是成分复杂、有机物含量高、色度深化学需氧量(COD)高，而生化需氧量(BOD5)相对较低，可生化性差，排放量大。80年代以前，我国印染废水的可生化性较高，CODcr浓度常在800mg/L以下，采用传统的生物与物化联合处理系统，出水即可达到排放标准。近二十年来，印染废水水质发生了很大的变化。传统的印染废水处理

7、方法，如吸附、悬浮、过滤、混凝等具有设备简单，操作简便和工艺成熟的优点，但是这类处理方法通常是将有机物从液相转移到固相或气相，不仅没有完全消除有机污染物和消耗化学药剂，而且造成废物堆积和二次污染；生物法只能除去印染废水中的BOD，对于COD特别是有机物和色度的出去效果不明显。单一的处理方法已不能满足当前印染废水发展的要求。随着印染行业的发展，印染废水治理技术的研究已成为国内外环保工作者面临的重点课题之一。根据研究结果并结合其运行费用，对各工艺进行了对比分析，为同类型废水的处理工艺设计提供了设计参数和借鉴。本设计通过不同的絮凝剂对几种代表性染料废水的处理，找出不同絮凝剂与每个模拟印染废水发生色淀

8、反应的最佳絮凝剂的量。从而为后面的实际印染废水处理，和新型絮凝剂的开发打下基础。 在棉混纺织产品中由于化学纤维（主要为涤纶）的增加（一般占65%），其经纱上浆时采用变性淀粉和聚乙烯醇混合浆料。而在印染前处理工艺过程产生的退浆废水中，由于含有一定量的聚乙醇，使废水中增加了难生物降解物质，降低了废水的可生物降解性。因此棉印染废水属于较难生物降解的工业废水之一。在毛纺染色产品中，由于天然纤维所占比例较大，化学纤维占的比例相对较少，而且织造过程中也不需上浆，故毛混纺染整产品加工过程产生的废水水质相对较为稳定，废水的可生物降解性优于棉纺产品排放的印染废水。洗毛废水由于可生物降解性能好，一般在提取羊毛脂后

9、宜采用生物处理方法。真丝绸印染产品加工过程中排放的印染废水属于中低浓度的有机性废水，可生物降解性好。化纤仿真丝产品的碱减量工艺中产生的废水，由于含有相当量的对苯二甲酸和乙二醇，总体看废水的可生物降解性能较差，但与印染废水混合后，水质稍有改善。1.3.2印染废水的危害印染废水含大量的有机污染物，排入水体将消耗溶解氧，破坏水生态平衡，危及鱼类和其它水生生物的生存。沉于水底的有机物，会因厌氧分解而产生硫化氢等有害气体，恶化环境。印染废水的色泽深，严重影响受纳水体外观。造成水体有色的主要因素是染料。在纺织品印染加工中，有10%20%的染料作为废物排出。印染废水的色度尤为严重，用一般的生化法难以去除。有

10、色水体还会影响日光的透射，不利于水生物的生长。印染废水大部分偏碱性，进入农田，会使土地盐碱化；染色废水的硫酸盐在土壤的还原条件下可转化为硫化物，产生硫化氢。1.4混凝法的研究进展 戴亚英和邱慧琴7研究的是聚合硫酸铁硅混凝剂(PFSS)，它是一类新型无机高分子混凝剂，是在聚硅酸和铁盐的基础上发展起来的复合产物。实验说明此类混凝剂混凝效果好，易储备，价格便宜，因此受到了水处理界的极大关注。程国斌等8利用废熔盐研制了一种新型复合混凝剂PMFC(聚合氯化镁铁)，应用该复合混凝剂对印染模拟废水以及实际废水进行了处理。实验结果表明，该复合混凝剂在合适的条件下对印染废水具有良好的处理能力，其脱水效果明显优于

11、PAC。此外，该复合无机混凝剂具有成本低，脱水率高，沉降速度快等优点。利用废熔盐研制了一种新型复合混凝剂PMFC(聚合氯化镁铁)，应用该复合混凝剂对印染模拟废水以及实际废水进行了处理。实验结果表明，该复合混凝剂在合适的条件下对印染废水具有良好的处理能力，其脱水效果明显优于PAC。此外，该复合无机混凝剂具有成本低，脱水率高，沉降速度快等优点。研究者也从水处理工艺方面进行了研究，并应用到实践中，取得了好的成效。江阴市某印染厂采用物化+三级生化+物化法处理印染废水，设计处理能力360m3s，废水进水CODcr，BOD5，SS和色度分别为：200—300mgL，600—700m

12、gL，350—500mgL和5001000倍，经处理后，出水稳定并达到污水排放一级标准，此外，该工艺具有处理负荷高，耐冲击，出水稳定等特点，并于2002年年底完工验收运行至今，处理效果良好，出水稳定达标9。王振川10等采用混凝沉淀一酸化水解一悬挂链曝气一生物碳组合工艺对该类废水进行了大量的实验研究，优化了各项工艺参数，并在河北丽友印染有限公司建立了一套3000平米/d的废水处理设施。经2年实际运行表明，该设施具有投资少，运行费用低，水净化率高的特点，处理后出水CODcr，去除率高达93%以上，各项水质指标均达到了(GB4287—92)纺织染整工业水污染物排放一级标准。

13、2 实验原理混凝法是通过向污水中投加混凝剂，使细小悬浮颗粒和胶体颗粒聚集成较粗大的颗粒而沉淀，得以与水分离，使污水得到净化的方法。混凝法的机理主要是压缩双电层，吸附表面中和，吸附架桥和沉淀网捕四种机理16-18。以上几种作用可能同时产生，在不同的条件下某种作用可能是主导因素。混凝机理（1）双电层压缩机理：当向溶液中投入加电解质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层的厚度将减小。当两个胶粒互相接近时，由于扩散层厚度减小，ζ电位降低，因此它们互相排斥的力就减小了，胶粒得以迅速凝聚。（2）吸附电中和作用机理：吸附电中和作用指胶粒表面对带异号电荷的部分有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了它的部

14、分电荷，减少了静电斥力，因而容易 与其他颗粒接近而互相吸附。（3）吸附架桥作用原理：吸附架桥作用主要是指高分子物质与胶粒相互吸附，但胶粒与胶粒本身并不直接接触，而使胶粒凝聚为大的絮凝体。（4）沉淀物网捕机理:当金属盐或金属氧化物和氢氧化物作混凝剂，投加量大得足以迅速形成金属氧化物或金属碳酸盐沉淀物时，水中的胶粒可被这些沉淀物在形成时所网捕。当沉淀物带正电荷时，沉淀速度可因溶液中存在阳离子而加快，此外，水中胶粒本身可作为这些金属氢氧化物沉淀物形成的核心，所以混凝剂最佳投加量与被除去物质的浓度成反比，即胶粒越多，金属混凝剂投加量越少3 方案设计3.1研究思路与内容由于混凝法的机理作用可能是同时产生

15、，或者是某种作用起主导作用，所以不同的絮凝剂处理不同的印染废水时的效果不一样。对于活性染料，直接染料，分散染料形成不同的印染废水时，就需要滴加不同的絮凝剂，来筛选出最佳的絮凝剂，从而达到最好的絮凝效果。一般混凝法的主要流程如下图3-1所示： pH357911脱色率/(%)8590102035表4-2pH与脱色率的关系图4-2pH与脱色率的关系当溶液在碱性的时候，生成的絮体小，且废水颜色由紫红色变成艳红色，当溶液在酸性时效果优于碱性，且在pH=5时 脱色率=90%PDAC系列PDAC 特征粘度3.4dl/g 固含量41.06%质量浓度8g/LPDAC的加料量/(mL)1.41.61.82.02.

16、2脱色率/（%）5055704545表4-3PDAC加料量和脱色率的关系图4-3PDAC加料量和脱色率的关系pH357911脱色率/（%）4560557065表4-4pH值与脱色率的关系图4-4pH值与脱色率的关系PDAC特征粘度4.57dl/g固含量48.15%质量浓度8g/LPDAC的加料量/（mL)1.41.61.82.02.2脱色率/（%）4550556055表4-5PDAC的加料量与脱色率的关系图4-5PDC的加料量与脱色率的关系pH357911脱色率/（%）5065556570 4.3.2活性艳蓝PAC质量浓度10.5%V（mL)0.40.60.81.01.2脱色率/(%)4065

17、758592表4-9 PAC的加料量与脱色率的关系图4-9 PAC的加料量与脱色率的关系随着PAC的投加量，脱色率越高，当达到一定程度时，随着PAC量的增加，脱色率增加缓慢。随着PAC的加入，絮凝量也增大，但是逐渐增加缓慢。pH357911脱色率/(%)7590255570表4-10 pH值与脱色率的关系图4-10 pH值与脱色率的关系在酸性和碱性条件下脱色率较高，在酸性条件下生成的沉淀松散，而在碱性条件下，生成粉末状沉淀。PDAC系列PDAC特征粘度3.4dl/g固含量41.06%质量浓度8g/LPDAC的加料量/（mL)0.60.70.80.91.0脱色率/（%）2525355035表4-

18、11 PDAC的加料量与脱色率的关系图4-11PDAC加料量与脱色率的关系pH357911脱色率/（%）040306065表4-12pH值与脱色率的关系图4-12pH值与脱色率的关系PDAC特征粘度4.57dl/g固含量48.15%质量浓度8g/L pH57911脱色率/（%）25306550表4-18pH值与脱色率的关系图4-18pH值与脱色率的关系将4种不同粘度的最佳条件进行比较在n=4.57和5.67时，絮体大，n=7.01絮体最小，n=3.4第二小，通过颜色观察，脱色率很接近，通过脱色率比较，絮体大时透过率好，絮体小时，沉降效果差。碱性条件下的脱色率要由于酸性条件下的。4.3.3直接藏

19、青DLPAC质量浓度10.5%V（mL)0.20.40.60.81脱色率/(%)6585909092表4-19 PAC的加料量与脱色率的关系图4-19 PAC的加料量与脱色率的关系当V=0.2mL时，出现矾花，随着加入量的增大，沉淀越来越多，脱色率越高pH357911脱色率/(%)3535909294表4-20 pH值与脱色率的关系图4-20 pH值与脱色率的关系在酸性条件下无沉淀生成，基本不脱色。在中性时透明度高，但颜色偏深。在碱性时，颜色会发生变化。PDAC系列PDAC特征粘度3.4dl/g固含量41.06%质量浓度8g/LPDAC的加料量/（mL)0.60.70.80.91.0脱色率/（

20、%）525451510表4-21PDAC的加料量与脱色率的关系 图4-27pH值与脱色率的关系PDAC特征粘度7.01dl/g固含量47.74%质量浓度8g/LPDAC的加料量/（mL)0.70.80.91.01.1脱色率/（%）515406525表4-28PDAC的加料量与脱色率的关系图4-28PDAC加料量与脱色率的关系pH357911脱色率/（%）1025255080表4-29pH值与脱色率的关系图4-29pH值与脱色率的关系随着PDAC的加入，脱色率先增加后减小，在碱性条件的脱色率要明显好于在酸性条件下的。PDM系列PDM特征粘度2.6dl/g固含量61.45%质量浓度8g/LPDM的加料量/（mL)0.30.40.50.550.6脱色率/（%）2040503020表4-30PD