改性磁性材料处理餐饮废水的研究

1、改性磁性材料处理餐饮废水的研究*凤娥 1经逵琦 龙正海（工业学院环境与安全工程学院，213164 ）摘要研究了改性前后磁性材料对餐饮废水中COD和动植物油的吸附性能。结果表明，改性后磁性材料吸附性能加强；处理餐饮废水的最佳条件为：pH 为 4.5 ，吸附时间为 15 min ，振荡强度为 180 r/min ，改性后磁性材料投加量为15 g/L ；温度对吸附性能影响不大；常温（25）下，改性磁性材料对实际餐饮废水进行处理，动植物油和COD的去除率分别达到78.4%、 75.7%以上。关键词磁性材料改性吸附餐饮废水Treatmentof the restaurantwastewaterby mo

2、difiedmagnetite materialsmethod ZhangFeng e ， Wei Jingkui， Xie Qi ， Long Zhenghai. (School of Environmental SafetyEngineering, Jiangsu Polytechnic University, Changzhou Jiangsu 213164)Abstract:The adsorption properties of modified magnetite materials for COD andoil from restaurantwastewater were stu

3、diedon thispaper.The resultsshowed thattheadsorption properties of modified magnetite materials greatly enhanced than before,the bestrestaurantwastewater treatmentconditionswere as follows:pH of4.5,adsorption time of 15 min, oscillation intensity of 180 r/min, adsorbent dosage of 15g/L. The effectof

4、 temperature was littleon the adsorptionproperty.The removalrateof the oil and COD reached more than 78.4% and 76.0 %， respectively.Keywords:magnetic materials; modifying;adsorbent; restaurant wastewater吸附法是去除水中有机或无机污染物的一种较为常用且有效的方法。目前，应用较多的吸附剂有活性炭、粘土、硅胶、沸石、壳质类等1 。氧化铁是最常见的一类矿物 , 因其具有较高的表面电位和较大的比表面积，

5、 故常应用它形成的电解来处理各类废水。利用铁的氧化物或氢氧化物去除水中重金属离子或有机污染物已有大量研究报道 2 。餐饮废水的成分复杂，有机物含量高，主要有食物纤维、淀粉、脂肪、动植物油脂、各类佐料、洗涤剂和蛋白质等。对餐饮废水的处理主要是对其中的油和 COD的去除。笔者利用改性后的磁性材料作为吸附材料对餐饮废水中的 COD和油的去除性能进行了研究。1 实验部分1.1试验材料试验吸附材料：利用天然磁铁矿研磨粉末代替四氧化三铁进一步降低材料成本。磁铁矿原料中含有部分杂质，用磁选管分离提纯，清洗烘干后放入行星式球磨机中第一作者：张凤娥，女，1964 年生，硕士，主要从事建筑给水排水教学和研究工作。

6、* 江苏省高校自然基金资助项目（No.04KJB610031）。磨成粉末，期间经常取出细组分，以免磨得太细，造成团聚。根据斯托克斯原理不同粒径的微粒的自由沉降速度不同，磨好的磁铁矿粉过200 目筛，水析法筛选出其中粒径小于 30 m的部分。自制进行表面改性，制备好的改性磁粉与水混匀后，用一块永磁铁就可以实现快速分离，显示出较好的磁分离性能。试验模拟乳化油废水 3 ：由于餐饮废水的特性不够稳定，试验中采用制备的模拟乳化油废水进行研究。取 1.5 L 自来水于玻璃瓶中，加入 1.75 g 油品与表面活性剂的混合物（二者的质量比为 5:1 ）机械搅拌 1.5 h ，静置 2 d ，抽取底层饱和乳化油

7、废水，自制人工废水进行实验， COD在 1 000 mg/L 左右。1.2实验试剂FeCl36H2O、NaOH、盐酸均为分析纯。1.3实验仪器PHB-9901型 pH计；5B-6 型 COD速测仪； F2000-红外测油仪； D-8401 型多功能搅拌器； THZ-C型恒温振荡器； XCGS磁选管。1.4实验方法磁性吸附材料处理餐饮废水的性能实验：在250 mL 锥形瓶中加入 100 mL 模拟废水，用稀盐酸或稀氢氧化钠溶液调节pH至一定值， 投加改性的吸附材料， 放入恒温振荡器振荡一段时间，取出后进行磁分离，分别测定上清液中的油与 COD。由于餐饮废水中的油和 COD的含量成正相关性，故前期

8、实验只测了废水的 COD含量。 4用 20 mL 四氯化碳洗涤取样烧杯后移入分液漏斗中，加入约1 g 氯化钠，充分振荡2 min ，并经常开启活塞排气。静置分层后，将萃取液流入100 mL 具塞锥形瓶中。用 20 mL 四氯化碳重复萃取一次，往锥形瓶中加无水硫酸钠，至不再结块为止，盖好塞子静置 0.5 h 。另在玻璃漏斗颈部衬垫 5 mm脱脂棉（经四氯化碳清洗） ，脱水萃取液经此过滤于 50 mL 容量瓶中，并用少量四氯化碳清洗锥形瓶和漏斗，并入容量瓶，加四氯化碳稀释至标线定容，并摇匀。用 4 cm 比色皿，以四氯化碳为参比，红外测油仪测定直接读出动植物油含量。2结果与讨论2.1pH对 COD

9、去除率的影响在材料投加量 2 g/L 、 COD为 1 227 mg/L 、体积 100 mL、温度 25 、转速 180 r/min 、反应时间 1 h 的条件下，不同 pH 下测试 COD的去除率，结果见图 1。从图 1 可见，两种吸附材料对 COD去除率均随 pH的增加先逐渐增加， 然后又迅速减小。当 pH 增加到 4.5 、 5.0 时， COD去除率分别达到最大值，随后开始大幅度下降，当 pH=8.5 左右时， COD去除率已经非常低。说明酸性条件更有利于吸附，碱性条件不利于吸附反应的进行。这是因为由于溶液中的油滴吸附了表面活性剂而带负电，磁粉颗粒带正电，两者间存在静电引力5 ，而溶

10、液的 pH会影响吸附剂和吸附质的存在形式和带电状况，吸附材料、吸附质不同，其适宜吸附的pH围也不同。pH/ 图 1 pH 对 COD去除率的影响率%除2.2反应时间对 COD去除率的影响DOC5.0 、其他同上的条件下，不同反应时间测在 COD为 1 188 mg/L 、 pH 为 4.5试 COD去除率的结果见图 2。反应时间 /min图 2反应时间与 COD去除率的关系%/从图 2 可见，两种率吸附材料对 COD的吸附速率很快，吸附前 15 min 吸附量迅速除20 min 后吸附量基本保持不变，达到平衡。上升， 15 min 后变化趋去势已经很缓慢，D快速吸附表明油脂分子在O吸附剂表面的

11、快速扩散和络合，这与所制备吸附材料的粒C度直接相关，由于其粒径都很小，在水中分散度高，固液接触面积大，有利于油脂分子向吸附剂表面活性位点的扩散，而且材料粒度小，吸附几乎只发生在吸附剂的外表面，没有更多的扩散过程，吸附速率主要由溶液中油脂的扩散速率决定，因此表现出较快的吸附速率，这对提高餐饮废水的处理工艺效率非常有利。2.3振速对去除率的影响在 COD为 1 09 5mg/L 、其他同上的条件下，只改变振速，结果见图3。较快的振动速度有利于增加吸附剂和吸附质之间的相对速度，会使液膜变薄，可提高外部扩散速度，缩短吸附时间，但从图3 可见，当振速大于 180 r/min后，处理效果提高得已不太明显，

12、甚至还会有所降低，可能是水的剪切力太大，使那部分依靠物理作用吸附的不是很牢固的油脂脱落下来，因此采用180 r/min作为实验条件。%振速 /(r min -1 )/振速与 COD去除率的关系图 3率除2.4去吸附剂投加量对 COD去除率的影响在 COD为 1 094 mg/L、反应时间 20 min、其他同上的条件下，只改变吸附剂投加量，结果见图 4。%/率除去DO投加量 /(g L-1 )图 4吸附剂投加量与COD去除率的关系从图 4 可见，吸附剂投加量在 15 g/L 时就可达到较好的处理效果，继续投加对处理效果没有太大的影响，因此吸附材料的投加量以 15 g/L 作为实验条件。2.5温

13、度对 COD去除率的影响在 COD为 1 006 mg/L、反应时间 20 min、其他同上的条件下，只改变反应温度，结果见图 5。随着温度的升高 COD去除率逐渐减小，说明油脂在材料上的吸附是放热反应，低温有利于吸附，而高温不利于吸附的进行，不过在1545 时，处理效果下降的还不是很明显，餐饮废水的温度一般不会超出45 ，可以取得较好的处理效果。%/D率反应温度 / OC除反应温度与 COD去除率的关系图 5去2.7实际餐饮废水油和COD的去除研究通过以上研究得出处理的最佳反映条件，取食堂实际餐饮废水进行试验，处理见表 2。表 2 实际餐饮废水的电解处理效果编号项目进水出水去除率 /%pH7

14、.227.231动植物油 / （ mg L 1）1942985.1COD/（mg L1）1 27020483.9pH7.227.282动植物油 / （ mg L 1）1944278.4COD/（mg L1）1 27030875.7pH6.665.643动植物油 / （ mg L 1）1653380.0COD/（mg L1）1 06724676.93结论（1）改性的磁性材料处理餐饮废水的最佳条件为： pH 为 4.5 ，反应时间为 15 min，振速为 180 r/min ，吸附剂投加量为 15 g/L 。温度因素对处理效果影响不大。（2）在常温（ 25）下，改性磁性材料对实际餐饮废水进行处理， COD和动植物油的去除率取得了较好的处理效果。参考文献：1晓明，翠英，宋吉勇 . 用活性炭为吸附剂处理含Cr( ) 电镀废水探讨 J.科技大学学报，2005， 24(2) ： 107-109.2BENJAMIN M M， LECKEJ O. Multiplesite adsorption of Cd, Cu, Zn and Pb on amorphousiron oxyhydroxide