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行业动态

碱式氯化铝处理印染废水的絮凝试验

更新时间:2017-08-07 09:02 来源: 点击数:
关于絮凝剂的定义目前有两种解释:其一是根据胶体粒子聚集过程的不同阶段,即胶粒表面改性(静电中和)及胶粒的粘连,将主要是胶粒表面改性或由于压缩双电层而产生脱稳作用的药品称为凝聚剂;而将主要使脱稳后的胶粒通过粒间搭桥和卷扫作用粘结在一起的称为絮凝剂。其二把凝聚剂和絮凝剂两者当作同义语,不加区分互相通用。本文基本上采用后一种涵义[1]。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
仪器:
MY3000-6A-2混凝试验搅拌仪 潜江市梅宇仪器有限公司
722-s可见光栅分光光度计 上海精密科学仪器有限公司
pHS-3C精密pH计 上海雷磁仪器厂
调节式万用电炉 通州市化学仪器有限公司
BS 210 S分析天平
500mL全玻璃回流装置。
试剂:
98%的浓硫酸,硫酸银,硫酸铝,硅藻土,蒸馏水,重铬酸钾标准液(0.25mol/L)试亚铁灵指示液,硫酸亚铁胺标准液(≈0.1mol/L)
药品:
固体碱式氯化铝
本文研究的固体碱式氯化铝絮凝剂,为淡黄色固体,其氧化铝(Al2O3)的含量≥27.0%,盐基度在45.0%~85.0%之间,水不溶物的含量≤3.0%,1%水溶液的pH值在3.5~5.0之间。
1.2 分析内容与方法
1.2.1 分析内容
1.2.1.1 研究碱式氯化铝对印染废水的絮凝效果,找出最佳投加量与最佳pH值,并讨论它们对碱式氯化铝絮凝效果的影响。
1.2.1.2 探讨搅拌强度、搅拌时间、沉降时间对碱式氯化铝絮凝效果的影响。
1.2.1.3 比较碱式氯化铝和硫酸铝对印染废水的絮凝效果。
1.2.2 分析方法
浊度―吸光度线性回归标准曲线:
浊度 = 吸光度*384.3941-13.0627,r= 0.9930
1.3 印染废水水质分析
颜色:蓝紫色;pH:7.86;CODCr:1145.7mg/L;浊度:436.2 NTU
2 结果与讨论
2.1 PAC投加量对CODCr、浊度去除率的影响
分别量取六份200mL水样于烧杯中,各加入0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.3g PAC絮凝剂,先以150r/min的搅拌强度作用1min,然后以50r/min的搅拌强度作用10min,在沉降20min的条件下,取上层清液,考察PAC投加量对CODCr、浊度去除率的影响,实验结果见表2。
通过以上图表可知,PAC絮凝剂的投加量应在400~600mg/L之间。此时,PAC絮凝剂对CODCr、浊度都有很好的处理效果。若投加量较少,则不能很好地使胶体脱稳,不足以将胶粒架桥联接起来,导致形成的絮体不够多、大,不能起到很好的吸附卷扫作用,絮凝效果不够理想。若偏多,则会使胶粒的吸附面均被无机PAC高分子覆盖,两胶粒接近时,就受到高分子之间的相互排斥而不能聚集,产生“胶体保护”作用,使絮凝效果下降,甚至重新稳定,即“再稳”[8]。
在实验过程中发现,PAC对印染废水的脱色效果也很明显。原水样的颜色为蓝紫色,加入PAC后,颜色明显变浅。而由表2中可以看出,峰值出现在PAC加入量为500mg/L时。此时,效果最佳,CODCr去除率达68.6%,浊度去除率达81.7%。
故确定PAC的最佳加入量为500mg/L。
2.2 pH值对CODCr、浊度去除率的影响
分别量取六份200mL水样于干净的烧杯中,将各水样的pH值分别调节至5、6、7、8、9、10,然后各加入0.1g PAC絮凝剂,先以150r/min的搅拌强度作用1min,然后以50r/min的搅拌强度作用10min,在沉降20min的条件下,取上层清液,考察在最佳投加量的情况下,不同pH值对CODCr、浊度去除率的影响,实验结果如表3。
一般来讲,在絮凝反应中,pH值的影响是非常大的,它对胶体表面电荷的Zeta(ζ)电位,混凝剂的性质和作用等都有很大的影响。不同的混凝剂都有其最佳的混凝区域。pH值调整的恰当,就可以节约大量的药剂,降低成本,并且能够使絮凝作用发挥得完全,絮凝效果好;反之,pH值选择不恰当,轻者影响混凝效果,重者不能形成絮凝沉淀,甚至使已形成的絮凝体重新变成胶体溶液[8]。
而由资料得知[3],PAC的水解聚合形态强烈地依附于水体的pH值。在低pH值时,PAC的水解形态为单体形式,在中性范围内为多核水解产物Al7(OH)174+、Al6(OH)153+,高pH值时为Al(OH)3、Al(OH)4-。
通过以上图表可知,在中性与弱碱条件下,PAC絮凝剂对CODCr、浊度的处理效果受影响的程度不大,仍有着较高的去除率。而且,在实验过程中,pH值对PAC的脱色效果影响也不大。其中,CODCr去除率达到68.4%,浊度去除率达到79.7%。
确定PAC的最佳絮凝pH为8。
2.3 搅拌强度、搅拌时间对CODCr、浊度去除率的影响
分别量取四份200mL水样于干净烧杯中,调节溶液PH值到8,再加入0.1g PAC絮凝剂。分别以50r/min、100r/min、150r/min、200r/min转速搅拌10min,静置沉降20min,取上层清液,考察搅拌强度对CODCr、浊度去除率的影响。
通过实验得知,对于该水样,搅拌强度对PAC的絮凝效果一定的影响,但不是很大。当搅拌强度较小时,CODCr的去除率比最优絮凝条件下低9%,浊度去除率低10%左右;当搅拌强度较大时,CODCr、浊度去除率也有明显下降。
由此可以看出,当搅拌强度过小时,不利于絮凝剂与颗粒物的充分接触;当搅拌强度过大时,则容易将大颗粒的固体搅碎变成小颗粒,将能够沉淀的颗粒搅碎变成不能沉淀的颗粒,同样降低了絮凝效果。
接着,我们讨论搅拌时间对CODCr、浊度去除率的影响。取三份水样,调节溶液pH值到8,再加入0.1g/200mL PAC絮凝剂,以150r/min分别搅拌2min、10min、20min,静置沉降20min,取上层清液,考察搅拌时间对CODCr、浊度去除率的影响。结果如表5所示。
由表5可以看出,搅拌时间对PAC的絮凝效果也有影响。搅拌2min时,絮凝剂与水样中颗粒物作用不够充分,不利于捕集胶体颗粒,而且絮凝剂的浓度分布也不均匀,更不利于发挥絮凝剂的作用[8]。此时,CODCr、浊度去除率比最佳絮凝条件下低11%、13%之多。搅拌时间过长,又容易将已经形成的絮状物搅碎,使其悬浮于水中,导致絮凝效果下降,此时CODCr、浊度去除率仅达64.5%、73.7%。
本文确定最佳搅拌强度为150r/min,最佳搅拌时间为10min。
2.4 沉降时间对CODCr、浊度去除率的影响
  分别量取三份200mL水样于干净烧杯中,调节溶液pH值到8,再加入0.1g PAC絮凝剂,以150r/min的搅拌速度作用10min。第一个烧杯静置10min后,取上层清液,测CODCr、浊度等指标;第二个静置20min后,测各项指标;第三个静置30min后,测各项指标。以此考察沉降时间对CODCr、浊度去除率的影响。结果如表6所示。
  由表可知,在最佳PAC加入量、pH值、搅拌强度、搅拌时间的情况下,随着沉降时间的增加,CODCr、浊度去除率都有所提高,幅度约为2%~3%。但10 min后即趋于平稳,CODCr、浊度去除率几乎达到恒定。可知,沉降时间对PAC絮凝效果的影响不大。
  确定最佳沉降时间为20min。
  3 结语
  (1) 以PAC为絮凝剂,对水样处理进行了工艺参数优化试验,得出了实验最佳工艺条件:PAC最佳投加质量浓度为500mg/L,絮凝pH值为8,絮凝搅拌强度和作用时间分别为150r/min和10min,沉降时间为20min。通过混凝法的处理,使出水CODCr从1145.7mg/L降至365mg/L左右,去除率达68%;浊度从436.2 NTU降至90 NTU左右,去除率达79%。
  (2) 通过试验,我们发现,PAC的投加量是其絮凝效果的决定因素,而其良好的适应pH变化的性能也使得pH值对絮凝效果的影响不大。搅拌强度、搅拌时间对PAC的絮凝效果有较小的影响。沉降时间对其絮凝效果的影响也不大。
  (3) 本实验不但对印染厂废水处理和工程设计提供了一条可行的途径,而且对于类似印染废水的处理具有一定的借鉴和参考价值。
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