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      行業知識

      聚合氯化鋁對活性染料廢水的絮凝脫色

      時間:2020/07/13 點擊:

      摘要:以聚合氯化鋁為絮凝劑,研究其對活性藍19配制的染料廢水樣品的脫色效果。研究通過改變聚合氯化鋁的投加量、pH值、轉速以及堿度等因素,結合Al-Ferron逐時絡合比色法測定聚合氯化鋁中Alb含量,確定較佳實驗條件。實驗結果表明,聚合氯化鋁的投加量及pH值的改變對實驗結果影響較大,當聚合氯化鋁投加量≥500mg/l,pH值為7時,脫色率可達95%以上,而轉速及堿度則對脫色影響較小。

      隨著印染工藝的發展,活性染料作為一種新型染料所占比重大幅度增加,遍及紡織工業中的各個方面。印染廢水的主要污染物有染料、漿料、助劑、油劑、酸、堿、纖維雜質、砂類、無機鹽等,并且具有高濃度、高色度、高pH值、難降解和多變化等特點,屬于難處理的工業廢水之一。該類染料與纖維分子之間以范德化力和氫鍵相結合,分子中含有磺酸基、羧基而溶于水,在水中以陰離子形式存在,可使纖維直接染色。應用廣泛的該類染料生產中會產生大量有色污水,其色度可以超過幾千倍。

      目前工業上常用的脫色方法有吸附、電解、絮凝、離子交換、臭氧氧化、膜分離法等,而印染廢水中著色成分大多數為膠體,故本實驗主要研究絮凝對染料廢水的脫色作用。絮凝即通過壓縮雙電層實現電性中和、吸附架橋和網捕卷掃這3種作用中的某種起主要作用或協同作用,來破壞膠體原有的穩態。

      聚合氯化鋁屬于陽離子無機高分子絮凝劑,其結構由形態多變的多元羧基絡合物組成,分子結構大、絮凝沉降速度快、適用pH值范圍寬、無腐蝕性、凈水效果明顯,廣泛用于水處理各領域。波濤聚合氯化鋁廠家以聚合氯化鋁為絮凝劑,研究其對活性藍19配制的染料廢水樣品的脫色效果。通過改變聚合氯化鋁的投加量、pH值、轉速以及堿度等因素,結合Al-Ferron逐時絡合比色法測定聚合氯化鋁中Alb含量,確定較佳實驗條件。

      實驗結果分析如下。

      一、聚合氯化鋁的投加量對脫色率的影響

      為了確定聚合氯化鋁的較佳用量,由于染料廢水濃度較高,選擇的聚合氯化鋁投加濃度由100mg/L至1000mg/L遞增(初步設定溶液pH值為7,堿度B為2.0,轉速為120r/min,室溫),攪拌后靜止30min取上清液測得吸光度,并計算脫色率。聚合氯化鋁對活性藍19的脫色效果如圖1所示。

      圖1聚合氯化鋁對活性藍19的脫色效果

      由圖1可以看出,脫色率隨著聚合氯化鋁濃度的增加先逐漸增加,然后趨于穩定。當聚合氯化鋁的投加量由100mg/L增加至500mg/L脫色率迅速從19.3%增至95.7%,而當聚合氯化鋁≥500mg/L時,脫色率都在95%以上且較穩定。這是由于電性中和作用導致,在染料廢水中加入聚合氯化鋁后,由于聚合氯化鋁為陽離子絮凝劑,而活性藍19在水中通常以陰離子的形式存在,導致膠體脫穩形成細小礬花;隨著聚合氯化鋁投加量的增加,可以進一步中和膠體表面的負電荷,直至膠體表面呈現正電,礬花體積無法繼續增加,脫色效果趨于穩定。除此之外,投加量也是評價絮凝劑性能的重要指標,在脫色率達到95%后,雖仍有上升趨勢但幅度較小,考慮到經濟成本問題,選擇聚合氯化鋁投加量500mg/L來進行后續實驗研究。

      二、pH值對脫色率的影響

      當聚合氯化鋁的投加量為500mg/L,堿度B為2.0,轉速為120r/min,靜置30min時,室溫的條件下考察不同的pH(pH為5、6、7、8、9、10)對脫色率的影響。pH對脫色率的影響如圖2所示:

      圖2pH對脫色率的影響

      由圖2可以看出,pH對脫色率影響較大。當pH值為7時,絮凝脫色效果較好。在酸性或堿性條件下,脫色率分別低至25.7%、12.9%。表明在過酸或過堿條件下,聚合氯化鋁對活性藍19的絮凝效果較差,與聚合氯化鋁在水中的水解聚合形態與水的pH值有關,在pH較低時,聚合氯化鋁主要水解為單體形式,pH值較高時為Al(OH)3溶膠或Al(OH)4-,而在pH值接近中性時,聚合氯化鋁主要以二維或三維的鏈狀顆粒形式存在,并且有優異的電性中和、網捕卷掃和吸附架橋的作用。

      三、轉速對脫色率的影響

      考慮到慢速攪拌時,轉速為50r/min,所以在研究快速攪拌轉速時,將較低轉速設置為100r/min,其余分別取120、200、300、400r/min。

      保持其他實驗條件不變,轉速對脫色率的影響如圖3所示。

      圖3轉速對脫色率的影響

      由圖3可以看出,攪拌速度對該染料脫色率影響較小,脫色率都在90%以上,但整體隨著轉速的增加有下降趨勢。這表明活性藍19所形成的絮體聚集速度快,形成的絮體小而密實,不容易被打破。原因是聚合氯化鋁投入模擬廢水后的瞬間需要快速攪拌,使其迅速且均勻地分散于水體中,較快形成絮體。但若轉速過大,即使形成的絮體較密實,也會有部分被打散,懸浮于水體內不易沉降,去除率有所下降。有專家認為,顆粒較小的絮體具有電荷少、ζ電位高、含水率低、碰撞幾率大和絮體強度高等特點,所以即使絮體被破碎后也會再生長,所以轉速對活性藍19絮凝效果的影響較小。

      四、堿度的聚合氯化鋁對脫色率的影響

      投加濃度為500mg/L、不同B值(B為1.0、1.5、2.0、2.5)的聚合氯化鋁,保持其他實驗條件不變(轉速為120r/min,pH值為7,室溫下進行)。

      不同堿度的聚合氯化鋁對脫色率的影響如圖4所示。

      圖4不同堿度的聚合氯化鋁對脫色率的影響

      由圖4可以看出,脫色率隨著B值的增加而增加,由此可見較高B值時,聚合氯化鋁對活性藍19的絮凝效果較好,即絮體的聚集速度和沉降性較好。這是因為高堿度的聚合氯化鋁帶有的電荷相對于低堿化度的聚合氯化鋁來說較高,因此,能在相同的投加量條件下與活性藍19模擬廢水中帶有負電荷的膠體中和,而達到較佳處理效果。

      Ferron法測定的不同堿度聚合氯化鋁的工作曲線如圖5所示。

      圖5Ferron法測定的不同堿度聚合氯化鋁的工作曲線

      不同堿度值時Al的形態分布如圖6所示。

      圖6不同堿度值時Al的形態分布

      由圖5、圖6可以看出,脫色率隨堿度B值的增加而增加。聚合氯化鋁中Alb所占比重隨堿度B值的增加而增加。有研究表明,聚合氯化鋁中起絮凝作用的主要是Alb,增加Alb的濃度會加大地優化聚合氯化鋁的性能和增強絮凝能力。另外,隨著B值的增加,聚合氯化鋁的結構單元相應增加,由低聚體向高聚體發展,并由線型結構向環狀面型結構轉化,逐漸向溶膠沉淀Al(OH)3生成方向轉變,使得Alb的含量逐漸增加,有利于絮凝。研究發現,堿度的變化會影響形成絮體的大小,堿度越高,形成的絮體越結實,越容易沉降,與本實驗結論相一致。

      五、結論

      通過研究不同參數條件下,自制聚合氯化鋁對活性藍19染料廢水的去除效果,并結合Al-Ferron逐時絡合比色法分析聚合氯化鋁中鋁的種類分布,為實驗現象提供了更有力的依據。

      1、脫色率隨著聚合氯化鋁投加量的增加先逐漸增加,然后趨于穩定,較佳投加量為500mg/L。

      2、pH對脫色率影響較大,pH值為7時絮凝脫色效果較好,能達到90%以上,而酸性堿性條件下的脫色率僅有20%左右。

      3、隨著轉速的增加,脫色率逐漸減小,但仍在90%以上,所以轉速對脫色率的影響較小。

      4、Al-Ferron逐時絡合比色得到的隨著堿度B值的增加,聚合氯化鋁中Alb的含量逐漸增加,與脫色率隨著堿度B值的增加而增加呈現一致的規律。

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