脱色池设计计算.docx

1、污水处理技术领域，尤其是一种污水脱色装置，包括：第一沉淀池、曝气池、脱色池和第二沉淀池，所述第一沉淀池与曝气 池之间通过第一溢流堰连接，所述曝气池和脱色池之间通过第一 水管连接，所述脱色池和第二沉淀池之间通过第二水管连接，所 述脱色池内安装有脱色系统，所述脱色系统包括高效絮凝脱色剂EA-268和聚合氯化铝。采用本发明的技术方案的有益效果是: 采用高效絮凝脱色剂EA-268和聚合氯化铝联合使用的脱色方 法，可以充分将难以脱出的颜色脱除，而且通过二次沉淀和曝气 池的处理，使得污水中的其余杂质充分除去，除去其余杂质后再进行脱色，使得脱色效果更好。1 .一种污水脱色装置,包括：第一沉淀池、曝气池、脱色

2、池和第二沉淀池，其特征在于：所述第一沉淀池与曝气池之间通过第一 溢流堰连接，所述曝气池和脱色池之间通过第一水管连接，所述 脱色池和第二沉淀池之间通过第二水管连接，所述脱色池内安装 有脱色系统，所述脱色系统包括高效絮凝脱色剂EA-268和聚合 氯化铝。2. 根据权利要求根据权利要求1所述的一种污水脱色装置, 其特征在于：所述第一沉淀池内安装有阶梯状排列的栏板。3. 根据权利要求1所述的一种污水脱色装置，其特征在于: 所述曝气池的底部与脱色池上端齐平。（2）催化氧化脱色选择Fe2+-H2O2体系（Fenton试剂）对甲基橙废水进行催化氧化脱色。考察单因素对甲基 橙脱色效果的影响 FeSCU加入量对

3、脱色效果的影响取100 mL甲基橙初始浓度为30 mg/L的废水分别加入5个250 mL碘量瓶中，各加入 2mLH2O2,分别加入不同体积的FeSO4溶液，磁力搅拌。脱色30 min后取样并测定溶液在 470nm的吸光度，计算脱色率。选定FeSCU最佳加入量。 H2O2加入量对去除效果的影响取100 mL甲基橙初始浓度为30 mg/L的废水分别加入5个250 mL碘量瓶中，各加入 最佳体积的FeSO4溶液后，分别加入不同体积的H2O2溶液，磁力搅拌。脱色30 min后取 样并测定溶液在470nm的吸光度，计算脱色率。选定H2O2最佳加入量。 反应温度对去除效果的影响取100 mL甲基橙初始浓度

4、为30 mg/L的废水分别加入5个250 mL碘量瓶中，各加入 最佳体积的FeSO4和H2O2溶液后，把烧杯放在恒温水浴锅中，分别设定不同的水温（20（）C、 30°C> 40（）C、50（）C、60°C）,磁力搅拌。脱色30 min后取样并测定溶液在470nm的吸光度, 计算脱色率。选定最佳脱色温度。 pH值对脱色效果的影响取100 mL甲基橙初始浓度为30 mg/L的废水分别加入5个250 mL碘量瓶中，各加入 最佳体积的FeSO4和H2O2溶液后，用稀硫酸或氢氧化钠来调节溶液pH值为2、3、4、5、 6、7、8,磁力搅拌。脱色30 min后取样并测定溶液在470

5、nm的吸光度，计算脱色率。选 定最佳脱色pH值。 脱色动力学曲线的绘制及脱色率计算取100 mL甲基橙初始浓度为30 mg/L的废水分别加入到250 mL碘量瓶中，各加入最 佳体积的FeSO4和H2O2溶液后，用稀硫酸或氢氧化钠调至最佳pH值，磁力搅拌。每隔15 min取样。测定溶液在470nm的吸光度，得出脱色动力学曲线（脱色率-时间曲线）及吸附平 衡时的脱色率。 催化氧化脱色中间产物分析取100 mL甲基橙初始浓度为30 mg/L的废水加入250 mL碘量瓶中，各加入最佳体积 的FeSCU和H2O2溶液后，用稀硫酸或氢氧化钠调至最佳脱色pH值，磁力搅拌。分别在搅 拌5分钟、10分钟、20分

6、钟、30分钟、60分钟后取样,测定溶液在200-700nm间的吸收 光谱。将所得各溶液光谱图与原甲基橙废水相对比，看是否出现新波峰，判断脱色过程是否 出现有机物中间产物。 催化性能验证在30°C下，分别测定H2O2、Fe2+-H2O2体系对甲基橙脱色效果的影响。脱色条件为：溶 液pH值为4,反应温度为30°C, 250 mL碘量瓶中加入10mg/L的甲基橙废水100mL, O.Olmol/L的FeSCU溶液15mL,体积分数为30%的压。2溶液2mL,脱色时间为30 min。根 据各体系脱色率，评价亚铁离子催化性能。(3) 物理脱色与催化氧化脱色对比比较物理脱色法与催化氧化

7、脱色法在脱色速率、脱色效果上的差异。5.6实验总结及报告提纲一、背景二、实验内容三、结果与讨论甲基橙pKa的测定 甲基橙的吸收曲线(A-入曲线，确定酸式最大吸收波长从、碱式最大吸收波长从、等吸收点波长Xe) 不同酸度甲基橙溶液的配制及pH测定A-pH曲线(分别以杼 从为测量波长，测量不同酸度甲基橙溶液的吸光值，绘 制两条A-pH曲线，两线交点对应的pH即为pKa)(1) 甲基橙含量测定及方法评价以从为测定波长，绘制工作曲线并测量样品含量 以从为测定波长，绘制工作曲线并测量样品含量以M为测定波长，绘制工作曲线并测量样品含量 方法评价(当置信度为95%时，判断是否存在测定精密度的显著性差异，判断三

8、个波长下测得的废水中甲基橙含量是否存在系统误差)(2) 废水中甲基橙的脱色研究(A)活性炭物理脱色 活性炭粒径对甲基橙脱色效果的影响脱色动力学曲线的绘制及脱色率计算（B） Fenton试剂催化氧化脱色FeSCU加入量对脱色效果的影响 H2O2加入量对去除效果的影响反应温度对去除效果的影响 pH值对脱色效果的影响脱色动力学曲线及脱色率计算 催化氧化脱色中间产物分析（判断脱色过程是否出现有机物中间产物）催化性能验证（比较H2O2、Fe2+-H2O2体系脱色效果，评价亚铁离子催化性能）（3）物理脱色与催化氧化脱色对比（比较物理脱色法与催化氧化脱色法在脱色速率、 脱色效果上的差异）四、结论五、参考文献

9、5.7重点讨论内容1. 缓冲体系如何选择？如何通过计算得出缓冲溶液粗略pH值？2. 废水实际样品时，可能存在哪些干扰？3. 甲基橙的催化氧化脱色，需优化哪些实验参数？请设计优化方法。5.8参考文献（1）金谷，江万权，周俊英，定量分析化学实验,中国科学技术大学出版社,2005: 115（2）北京大学化学系分析化学教研组，基础分析化学实验第二版，北京大学出版社,2003： 322（3）邹龙生，欧光川，张敏，印染废水处理技术及进展，山东化工,2005, 34： 15-18.附常见缓冲体系及配置方法1.醋酸-醋酸钠缓冲液(0.2 mol/L)的配制pH0.2 mol/L0.2 mol/LpH0.2 m

10、ol/L0.2 mol/L(25 °C)Na Ac (mL)HAc (mL)(25 °C)Na Ac (mL)HAc (mL)3.60.759.354.85.904.103.81.208.805.07.003.004.01.808.205.27.902.104.22.657.355.48.601.404.43.706.305.69.100.904.64.905.105.86.400.60NaAc-3H2O 分子量=136.09； 0.2 mol/L 溶液为 27.22 g/L。冰乙酸 11.8 mL 稀释至 1 L。2.磷酸氢二钠项酸二氢钠缓冲液(0.2 mol/L)配制0

11、.2 mol/L0.2 mol/L0.2 mol/L0.2 mol/LpHNa2HPO4 (mL)NaH2PO4 (mL)pHNa2HPO4 (mL)NaFhPCU (mL)5.88.092.07.061.039.05.910.090.07.167.033.06.012.387.77.272.028.06.115.085.07.377.023.06.218.581.57.481.019.06.322.577.57.584.016.06.426.573.57.687.013.06.531.568.57.789.510.56.637.562.57.891.58.56.743.556.57.993.

12、07.06.849.051.08.094.75.36.955.045.0Na2HPO4-2H2O 分子量=178.05； 0.2 mol/L 溶液为 35.61 g/L。Na2HPO412H2O 分子量= 358.22； 0.2 mol/L 溶液为 71.64 g/L。NaH2PO4 H2O 分子量=138.01； 0.2 mol/L 溶液为 27.6 g/L。NaH2PO4-2H2O 分子量=156.03； 0.2 mol/L 溶液为 31.21 g/Lo3.碳酸钠.碳酸氢钠缓冲液(0.l mol/L)的配制pH0.1 mol/L Na2CO?(mL)0.1 mol/L NaHCCh(mL)

13、20°C37°C9.168.77199.409.22289.519.40379.789.50469.909.725510.149.906410.2810.087310.5310.288210.8310.5791此缓冲液在Ca2 Mg2+存在时不得使用。Na2CO310H2O 分子量= 286.2； 0.1 mol/L 溶液为 28.62 g/L。NaHCO3 分子量= 84.0； 0.1 mol/L 溶液为 8.40 g/L。4. 根据权利要求3所述的一种污水脱色装置，其特征在于:所述曝气池内安装有机械搅拌装置O根据权利要求14中任一项所述的一种污水脱色装置,其特征在于：所

14、述第二沉淀池底部有台阶，所述第二沉淀池上开IIIIII有第二溢流堰，所述第二溢流堰的高度高于台阶的高度。说明书一种污水脱色装置技术领域 本发明涉及污水处理技术领域，尤其是一种污水脱色装置。背景技术有色废水的排放一直使人们十分重视的问题。目前，废水处 理中的脱色技术主要分化学处理法、物理处理法和生物处理法。 化学处理法有：氯氧化法、氯氧化紫外线发和臭氧化法等;物理 处理法有：絮凝处理、吸附处理和离子交换法等;生物处理法有: 活性污泥法和厌氧消化法等。目前织物染色行业所使用的污水处理方法主要有：（1）通过硫酸亚铁等水净化剂化学反应的方式脱色，（2）通过生物好氧的 方法进行脱色，这两种脱色方法仍存在

15、下属技术问题：脱色效果 不能保证，不能处理特殊有色物质的废水。发明内容 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中的技术不足,提供一种脱色效果好，使用成本低的污水脱色装置。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下: 一种污水脱色装置，包括：第_沉淀池、曝气池、脱色池和第二沉淀池，所述第一沉淀池与曝气池之间通过第_溢流堰连 接，所述曝气池和脱色池之间通过第一水管连接，所述脱色池和 第二沉淀池之间通过第二水管连接，所述脱色池内安装有脱色系 统，所述脱色系统包括高效絮凝脱色剂EA-268和聚合氯化铝。进一步的，所述第一沉淀池内安装有阶梯状排列的栏板。进一步的，所述曝气池的底部与脱色池上端齐平。进一

16、步的，所述曝气池内安装有机械搅拌装置。进一步的，所述第二沉淀池底部有台阶，所述第二沉淀池上开有第二溢流堰，所述第二溢流堰的高度高于台阶的高度。综合化学实验五甲基橙解离常数测定、印染废水中甲基橙含量测定及脱色实验5.1实验设计思路印染染料废水排放量大、有机物浓度高、难于生化降解，是备受关注的工业废水。甲基 橙是常见的印染染料之一，具有较高毒性、难以生物降解。测定甲基橙的解离常数、建立废 水中甲基橙含量测定及脱色去除方法具有重要意义。本实验以甲基橙为研究对象，根据甲基橙溶液的酸碱电离平衡，利用双线作图法测定甲 基橙的解离常数；分别在甲基橙酸式最大吸收波长、碱式最大吸收波长和等吸收波长下，建 立废水

17、中甲基橙含量测定方法并进行方法评价;利用物理脱色和催化氧化脱色进行废水中甲 基橙的脱色研究。涉及知识点及实验技术如下：多学科综合I 知识点 ）I技能要求以分析化必禹中心-联星活解决实际问独溶液解离平衡及相关公式推算 分光光度计使用I 睥做*）大吸:缓冲体系鲜:II物理化学常数测定（双线作图法测:四戋度计使用II定甲基橙解离常数）'/标准曲线定警下分；瀚爵牌）刮正里）II方法评价（精密度及系统误差显著! T、曜验法 1性评价）'1废水染料的物理脱色研究偎附剂 ，动力学宗昌州斤、| 粒径影响'吸附动力学曲线及吸II附率测定）r废水染料的催化氧化脱色研究（单因素实验确定最佳实

18、稔条件，中间产物推测'催化性能睑证） L物理脱色与化学脱色的方法比较（吸附动力学及吸附效果异同）;基本性质测定1定量分析源I环境化学中的应用工'单因素优化法;碱性能盼正I作图软件使用5.2实验目的（1）掌握分光光度法测定解离常数的原理及方法；（2）掌握甲基橙含量测定方法及方法评价；（3）掌握废水中甲基橙物理脱色及催化氧化脱色的原理和过程;（4）学会单因素法确定最佳实验条件的方法。5.3实验原理5.3.1 pKa的测定甲基橙解离常数测定甲基橙是一种典型的偶氮染料，存在下列解离平衡：(CHjh N=N-803、京-(CHJ)1N=/y= N N 厂g碱型，偶氮式)黄色(酸型，裾式)

19、红色以HIn代表甲基橙的酸式结构，M代表甲基橙的碱式结构，则解离平衡简式为:HIn H+In若甲基橙总浓度为c,贝lJc = HIn + In ,所以就有:LIn_J 3+叶(2)甲基橙的酸式和碱式具有不同颜色即具有不同的吸收光谱。利用分光光度法，将酸式、 碱式甲基橙的吸光度叠加，得出不同pH下甲基橙溶液吸收值为:(3)(4)A =Anin + A in-= Hin b HIn + 而 b In 将(2)带入可得MJ b KiKa+H+Ka+H+ 其中力为光程，&HIn为酸式摩尔吸光系数，Sin-为碱式摩尔吸光系数，A为甲基橙溶液的 吸光值。当b为1cm时,上式简化为A=8Hin HI

20、n + 8in- In-当溶液为强酸性条件(pH较低)时，甲基橙儿乎全部以酸型HIn存在，存在酸式最大吸收波长Qa)。此时c丝HIn,则Ahih = /Hln至 SHin c(5)其中，AHln为强酸性条件下甲基橙溶液的吸光值。因此，测定强酸性条件下，一定已知 浓度甲基橙溶液的吸光度，可得出酸式摩尔吸光系数8HIn(8HIn=AHln/c)当溶液为强酸性条件(pH较高)时，甲基橙几乎全部以碱型In-存在，存在碱式最大吸收 波长Qb)。此时c£ In,则Am为强碱性条件下甲基橙溶液的吸光值。因此，测定强碱性条件下，一定已知浓度甲基橙溶液的吸光度，可得出碱式摩尔吸光系数Sin-(

21、3;ln-二Am-/C)o将跖皓切旷代入(4)可得出任一 pH条件下，甲基橙溶液的吸光度为A = Ahio/c 虬+旧+ + Am./c Ka+H+整理得：Ka=¥厂H+A-牛 n-Anin-ApKpH+lg a_、_AhiM nAhiT - AHIn+AIn_当 A-An-时，即 A-Afn- (2 )时 pKa = pH。利用(6)式可以利用单线作图法或双线作图法进行pKa的测定，从而得出甲基橙解离常 数Ka。单线作图法具体为：选择酸式最大吸收波长Qa)或碱式最大吸收波长(/),固定甲基橙 、=AHIn+_in浓度，改变pH,进行吸收值的测量，作A-pH曲线，如图1所示。 2处，

22、pH = pKa。图1单线作图法计算pKa图2双线作图法计算pKa双线作图法为：分别选择酸性和碱性吸收波长，固定甲基橙溶液浓度而改变pH,进行 吸收值的测量，作A-pH曲线，两条A-pH曲线的交点所对应pH即为pKa,如图2所示。甲基橙含量测定及方法评价当溶液pH较低时，甲基橙几乎全部以酸型HIn存在，存在酸式最大吸收波长(扁)。在 此吸收波长下，一定浓度范围内的甲基橙溶液，吸光度与浓度服从郎伯比尔定律，可以进 行定量分析。当溶液pH较高时，甲基橙儿乎全部以碱型In-存在，存在碱式最大吸收波长Qb),在此 吸收波长下，一定浓度范围内的甲基橙溶液，吸光度与浓度服从郎伯-比尔定律服从郎伯-比 尔定

23、律，可以进行定量分析。酸性吸收曲线和碱性吸收曲线之间存在一个交叉点，即等吸收点波长(加)，在这个波长 下一定浓度范围内的甲基橙溶液，在任何酸碱性条件下，吸光度与浓度均服从郎伯-比尔定 律，可以进行定量分析。利用逐级稀释法配置一系列不同浓度的酸性或碱性甲基橙标准溶液，在入a、漏、很下, 建立三条甲基橙浓度-吸光度工作曲线，可分别进行甲基橙含量分析。当置信度为95%时， 采用F检验判断是否存在精密度的显著性差异，再利用T检验法判断三个波长下计算出的 甲基橙含量是否存在系统误差。废水中甲基橙的脱色研究印染染料废水排放量大、有机物浓度高、难于生化降解，是备受关注的工业废水。染料 废水的处理方法很多，主

24、要有氧化、吸附、膜分离、絮凝、生物降解等。其中，物理吸附法 是利用吸附剂对废水中染料的吸附作用去除污染物。吸附剂是多孔性物质，具有很大的比表 面积.活性炭是目前最有效的吸附剂之一，能有效去除废水中的染料。以过渡金属为催化剂、 以过氧化氢为氧化剂的催化氧化体系是目前广泛应用的染料脱色体系O该体系对染料氧化彻 底，不会带来二次污染。过氧化氢与催化剂Fe2+构成的氧化体系是常用的废水脱色体系，通 常称为Fenton试剂。脱色过程中，甲基橙被催化剂激发氧化剂产生的强氧化性自由基所氧 化降解。5.4仪器与试剂分光光度计(UNICOM 2000),酸度计，磁力搅拌器，水浴锅。吸量管(ImL、10mL),容

25、 量瓶(50mL)。甲基橙标准品，未知浓度甲基橙废水和己知浓度甲基橙废水(30 mg/L),盐酸(0.5 mol/L, 0.1 mol/L, 0.05 mol/L),标准缓冲溶液(pH = 6.86、9.18),氢氧化钠(0.1 mol/L),醋酸(0.5 mol/L),醋酸钠溶液(0.5 mol/L)。磷酸，磷酸钠，磷酸二氢钠，磷酸一氢钠，碳酸钠，碳 酸氢钠。5.5实验步骤5.5.1 pKa的测定(1)吸收曲线(A-入曲线)确定酸式最大吸收波长、碱式最大吸收波长、等吸收点波长移取10.00 mL甲基橙标准溶液(1.25xlO-4mol/L),用0.1 mol/L盐酸溶液定容。此时，甲 基橙全

26、部以酸式存在，测定A-入曲线(测定范围：400-800nm,间隔10nm读取一次吸光度 A),确定酸式最大吸收波长Qa)。移取10.00 mL甲基橙标准溶液(1.25xlO-4moI/L),用0.1 mol/L氢氧化钠溶液定容。此时, 甲基橙全部以碱式存在，测定A-人曲线(测定范围：400-800nm,间隔10nm读取一次吸光 度A)，确定碱式最大吸收波长Qb)。上述酸性、碱性甲基橙溶液对应的两条A顷曲线的交点对应等吸收点波长(德)。 不同酸度甲基橙溶液的配制及pH测定配制一系列不同酸度的溶液：0.1 mol/L盐酸溶液(pH=1)、0.05 mol/L盐酸溶液(pH£2)、 pH

27、= 36的醋酸盐缓冲液、pH = 78的磷酸盐缓液，pH = 911的碳酸钠-碳酸氢钠缓 冲液，0.01 mol/L氢氧化钠溶液(pH丝12)。取11个做好标记的50mL容量瓶，分别移取10.00 mL甲基橙标准溶液(1.25x1 Ofol/L), 依次用上述11种不同酸度溶液进行定容，得到不同酸度的甲基橙溶液。依据酸度降低，得 出1-11号甲基橙样品。酸度计采用两点法进行校准后，进行1-11号甲基橙样品pH的测定。(3)双线作图法计算pKa分别以从、况为测量波长，测量1-11号样品的吸光值，绘制两条A-pH曲线，两线交 点对应的pH即为pKa。甲基橙含量测定及方法评价(1)不同浓度酸性、碱性

28、甲基橙溶液及样品溶液的配置以0.1 mol/L盐酸溶液为介质、配制不同浓度的一系列酸性甲基橙溶液。此时，甲基橙全 部以酸式存在。移取甲基橙标准溶液(1.25xlO-4mol/L)0.10> 0.50、1.00、2.00> 4.00、6.00、 10.00、25.00 mL分别放入编好号的50 mL容量瓶中，用0.1 mol/L盐酸溶液定容，得到不 同浓度的酸性甲基橙溶液。同时进行样品溶液配置：移取未知浓度甲基橙废水5.00 mL放 入50 mL容量瓶中，用。.1 mol/L盐酸溶液定容。以0.1 mol/L氢氧化钠溶液为介质、配制不同浓度的一系列碱性甲基橙溶液。此时，甲基 橙全部以碱式存在。移取甲基橙标准溶液(1.25xlO-4mol/L) 0.10> 0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、 10.00. 25.00 mL分别