印染污水聯(lián)合處理技術(shù)

印染污水被公認為是有害、難處理的工業(yè)污水之一，印染污水特點(diǎn)是水質(zhì)復雜、色度深、難生物降解的物質(zhì)含量高。隨著(zhù)染料工業(yè)的飛速發(fā)展和后整理技術(shù)的進(jìn)步，新型助劑、染料、整理劑等在印染行業(yè)中被大量使用，進(jìn)一步加重了印染污水脫色處理的難度[1-3]。羧甲基殼聚糖(carboxymethyl chitosan，簡(jiǎn)稱(chēng)NOCC)由殼聚糖(chitosan)經(jīng)過(guò)醚化反應制得。殼聚糖經(jīng)過(guò)羧甲基化后，水溶性大大改善，成膜、吸附、絮凝和螯合等性能得到增強，在印染污水的深度處理中被認為會(huì )有廣泛的用途。例如張秋華[4]、黃惠莉等[5]利用羧甲基殼聚糖處理毛巾廠(chǎng)的印染污水，其絮凝脫色效果和COD 去除率都明顯優(yōu)于其他絮凝劑，我們前期的研究也證明了這一點(diǎn)[5]。中國占世界稀土資源的43% ，是一個(gè)名符其實(shí)的稀土資源大國。近年國內有開(kāi)發(fā)稀土資源用于處理印染污水的研究[6]，但將羧甲基殼聚糖與稀土聯(lián)合使用處理印染污水，目前國內尚未見(jiàn)詳細報道。釔(yttrium)是地殼中豐度較高(2.8×10-5)的稀土元素，且屬低毒物質(zhì),對人畜無(wú)害,對環(huán)境無(wú)污染；本研究利用硝酸釔和羧甲基殼聚糖為主要絮凝劑，在絮凝脫色處理方法上對前人的工作做進(jìn)一步的補充和研究, 以期進(jìn)一步拓寬了我國羧甲基殼聚糖和稀土這兩大豐富資源的結合應用范圍。

1 實(shí)驗部分

1．1 實(shí)驗材料和儀器設備

1．1．1 主要原料和試劑

印染污水：由佛山南方印染廠(chǎng)提供，外觀(guān)為紅色，有輕微沉淀物，pH 值7~11；硝酸釔:AR 級, 山東魚(yú)臺清達精細化工廠(chǎng)；羧甲基殼聚糖：AR 級，浙江澳興生物科技有限公司；重鉻酸鉀，硫酸亞鐵銨，硫酸銀，硫酸，試亞鐵靈指示劑等均為CP 級。

1．1．2 主要儀器

QZ201 散射式濁度儀：蘇州市青安儀器有限公司；79-1 磁力加熱攪拌器：江蘇省金壇市宏華儀器廠(chǎng)；pHS-3C 型精密pH 計：上海雷磁儀器廠(chǎng)；SYC-15 超級恒溫水�。耗暇┥Ａ﹄娮釉O備廠(chǎng); DDS—11A型電導率儀：上海雷磁儀器廠(chǎng)。

1.2 實(shí)驗方法

1．2．1 稀土與羧甲基殼聚糖聯(lián)合使用作絮凝劑處理

印染污水實(shí)驗

分別配制不同濃度的硝酸釔溶液，與羧甲基殼聚糖溶液以不同的濃度聯(lián)合使用處理1000mL 印染污水，先快速攪拌10min，再慢速攪拌10min，然后將pH調至2.3,慢速攪拌10min,靜置5h 后取其上層液測定色度、濁度、COD 值和氨氮值，求出色度去除率、除濁率、COD 和氨氮去除率。

1．2．2 色度及色度去除率的測定

色度采用目視比色法測定[7]。

1．2．3 濁度及除濁率的計算方法濁度采用濁度儀測定[7]，計算公式如下：

除濁率（%）=[（Z0-Z）/Z0]×100%

式中Z0 為處理前污水的濁度；Z 為處理后污水的濁度。

1．2．4 COD 的測定

COD 采用標準重鉻酸鉀法測定[8]。

1．2．5 氨氮的測定

氨氮采用滴定法測定[9]。

2 結果及討論

2．1 絮凝劑的最佳用量確定

2．1．1 色度去除實(shí)驗

為找出這二種絮凝劑處理印染污水的最佳用量，分別投加不同濃度的絮凝劑和不同溫度進(jìn)行處理，求出色度去除率進(jìn)行比較，具體數據見(jiàn)表1。

由表1 可知，硝酸釔對印染污水脫色處理的最佳用量和最適宜溫度分別為：硝酸釔投加量為5mg/L；溫度為50℃, 此時(shí)色度的去除率為99.00%。此外,隨著(zhù)稀土(硝酸釔)用量的增加,色度去除率也隨著(zhù)增加，說(shuō)明適當增加稀土的用量比單獨使用羧甲基殼聚糖處理印染污水對脫色處理有明顯的幫助。硝酸釔的用量和處理溫度對印染污水脫色效果的影響顯著(zhù)。硝酸釔投加量為5mg/L；溫度為50℃,此時(shí)色度的去除率為99.00%，比單獨使用羧甲基殼聚糖處理印染污水的色度去除率93.33%提高了5.67%；隨著(zhù)硝酸釔用量的增加，色度去除率增加。此外，還可以看出在色度去除率方面，稀土與羧甲基殼聚糖聯(lián)合使用比單獨使用羧甲基殼聚糖處理印染污水脫色效果更顯著(zhù)。

2．1．2 除濁實(shí)驗結果

為找出處理印染污水的最佳用量，分別投加不同濃度的絮凝劑和不同溫度進(jìn)行處理，以去濁率進(jìn)行比較，實(shí)驗數據見(jiàn)表2。

表1 硝酸釔的用量和處理溫度對印染污水脫色效果的影響

表2 硝酸釔的用量和處理溫度對印染污水除濁效果的影響

由表2 可知，硝酸釔對印染污水絮凝處理的最佳用量和最適宜溫度分別為：硝酸釔投加量為5 mg/L；溫度為50℃，此時(shí)除濁率為99.05%。此外,隨著(zhù)硝酸釔用量的增加, 除濁率出現微弱的波動(dòng)，波動(dòng)在86.56%(35℃)與99.05%(50℃)之間,最后達最大值99.05%(50℃)。結果說(shuō)明，適當增加稀土的用量比單獨使用羧甲基殼聚糖處理印染污水對絮凝除濁處理有明顯的幫助。

2．1．3 COD 去除實(shí)驗

為找出處理印染污水的最佳用量，分別投加不同濃度的絮凝劑和不同溫度進(jìn)行處理，求COD 去除率進(jìn)行比較，具體數據見(jiàn)表3。

由表3 可知，硝酸釔的用量和處理溫度對去除印染污水COD 效果的影響顯著(zhù)。硝酸釔投加量為5mg/L；溫度為50℃,此時(shí)COD 的去除率為76.59%，比單獨使用羧甲基殼聚糖處理印染污水的COD 去除率43.68%（35℃）提高了32.91%；稀土與羧甲基殼聚糖聯(lián)合使用比單獨使用羧甲基殼聚糖處理印染污水效果更顯著(zhù)，稀土與羧甲基殼聚糖聯(lián)合使用對印染污水的COD 去除效果顯著(zhù)，分析其原因可能是：絮凝脫色處理使污水中有機物以及其它膠體物質(zhì)等染色物質(zhì)的含量明顯降低。實(shí)驗過(guò)程中觀(guān)察到絮凝沉淀物的顏色與各染料原色基本相同，說(shuō)明絮凝過(guò)程并未破壞染料分子的結構，主要是通過(guò)電荷中和及吸附架橋等機理達到脫色目的。而當羧甲基殼聚糖和稀土在同一溶液中混合時(shí)，帶正電的羧甲基殼聚糖和稀土可以形成更大的正電荷產(chǎn)生絮凝，通過(guò)靜電吸引和吸附將水中的粗細粒子凝聚成大絮體而沉將下來(lái)，達到去除水中COD 和懸浮物的目的。

2．1．4 氨氮去除實(shí)驗結果

為找出處理印染污水的最佳用量，分別投加不同濃度的絮凝劑和不同溫度進(jìn)行處理，求氨氮去除率進(jìn)行比較，具體數據見(jiàn)表4。

表3 硝酸釔的用量和處理溫度對印染污水COD 去除效果

表4 硝酸釔的用量和處理溫度對印染污水氨氮去除效果

由表4 實(shí)驗數據可知，硝酸釔的用量和處理溫度對去除印染污水氨氮效果的影響顯著(zhù)。硝酸釔投加量為5mg/L；溫度為50℃,此時(shí)氨氮的去除率為77.12%，比單獨使用羧甲基殼聚糖處理印染污水的氨氮去除率7.90%（50℃）提高了69.22%；隨著(zhù)稀土硝酸釔用量的增加，氨氮去除率增加較明顯。稀土與羧甲基殼聚糖聯(lián)合使用能使各自的作用得到更好的協(xié)調，有效提高絮凝脫色和COD、氨氮去除率的效果。分析其原因如下：印染污水一般為帶負電荷的膠體溶液，由于羧甲基殼聚糖中有羧基，從而改變了殼聚糖的電荷密度分布，使羧甲基殼聚糖高分子鏈進(jìn)入溶液后，能很快的呈舒展狀態(tài)。因為羧甲基是親水基團，所以絮凝速度快。羧甲基殼聚糖是陽(yáng)離子型絮凝劑，它不僅能表現在可通過(guò)電荷中和而使懸浮膠體粒子絮凝，而且還可以與帶電荷溶解物進(jìn)行反應，生成不溶性的鹽。此外,羧甲基殼聚糖具有兩性物質(zhì)的性質(zhì)，其溶液對酸度敏感，在pH 值較低的溶液中（本實(shí)驗pH=2.3）會(huì )限制酸性溶液的電離，使電解質(zhì)帶正電荷，此時(shí)羧甲基殼聚糖呈陽(yáng)離子型絮凝劑[9]。因此羧甲基殼聚糖對帶負電的染料溶液起到中和與架橋吸附等絮凝作用, 使含在水溶液中的染料與水分離，達到使印染污水絮凝脫色的目的。

綜上實(shí)驗結果表明，適當較高的溫度條件下處理印染污水效果較好。分析其原因如下：羧甲基殼聚糖絮凝劑的水解是吸熱反應，與此同時(shí)，硝酸鹽稀土溶于水中也是吸熱的，較高的溫度有利于水解的進(jìn)行，對處理印染污水非常適宜。相反溫度低時(shí)，其水解速度緩慢，此時(shí)水中污染物的布朗運動(dòng)也較弱，從而不利于凝聚脫色作用的發(fā)生。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結論

聯(lián)合使用硝酸釔與羧甲基殼聚糖作絮凝劑處理印染污水，當硝酸釔的投加量為5mg/L,溫度為50℃時(shí)絮凝劑可使印染污水的色度去除率和除濁率均達99%，COD 去除率為76.59%，氨氮去除率為77.12%；硝酸釔與羧甲基殼聚糖聯(lián)合使用的絮凝脫色效果優(yōu)于單獨使用羧甲基殼聚糖。