摘要:隨著產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,大量產(chǎn)業(yè)廢水的排放給人類生存造成了嚴(yán)重的威脅,尤其是印染廢水,因此尋求有效的處理方法是亟待解決的題目。一種新的印染廢水處理技術(shù)———應(yīng)用磁流體來處理印染廢水,分別研究了Fe3O4磁流體在不同條件(如pH值、表面活性劑的投加量、攪拌時(shí)間、溫度等)下,對(duì)降低印染廢水的COD和色度兩個(gè)方面的影響。實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)pH=11,表面活性劑量是亞鐵量的0·16倍,磁流體與廢水的比大于1:10時(shí)COD降低最多,脫色效果最好。

關(guān)鍵詞:Fe3O4磁流體;印染廢水;COD;色度

前言

水污染是當(dāng)前中國(guó)面臨的主要環(huán)境題目之一。猜測(cè),產(chǎn)業(yè)廢水占總污水量的70%以上[1-2]。其中紡織印染行業(yè)在中國(guó)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中占有較大的比重,是出口創(chuàng)匯的重要產(chǎn)業(yè),也是吸納勞動(dòng)力的主要?jiǎng)趧?dòng)密集型產(chǎn)業(yè)。印染廢水主要含各種染料、整理劑、后處理劑等[3],具有以下特點(diǎn)[4]:水量大、有機(jī)污染物含量高、堿度和pH值變化大、水質(zhì)變化大;色度高,有時(shí)可達(dá)4000倍以上;可生化性差,廢水m(BOD)/m(COD)值一般在20%左右;近年來的化纖織物的發(fā)展和印染業(yè)技術(shù)的進(jìn)步,使難生化降解的有機(jī)物在廢水中的含量大大增加[5]。單一處理工藝均很難達(dá)到要求,需對(duì)不同處理工藝進(jìn)行優(yōu)化組合。因此,系統(tǒng)開發(fā)不同工藝的有效組合,研究高效、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的印染廢水處理反應(yīng)器將是印染廢水處理工藝研究的主要內(nèi)容和發(fā)展方向。盡管目前國(guó)內(nèi)外在這方面研究較多,提出多種處理技術(shù),但在實(shí)際應(yīng)用中有的處理效率不高,有的工藝過于復(fù)雜,甚至有的產(chǎn)生二次污染,達(dá)不到全面凈化污水的目的。目前傳統(tǒng)的處理方法處理工序繁多且效果一般,為此我們應(yīng)用新型功能性材料———磁流體來對(duì)這種廢水進(jìn)行處理研究。

磁流體又稱磁性液體、鐵磁流體或磁液,它是由磁性粒子、基液以及表面活性劑三者混合而成的一種穩(wěn)定的膠狀溶液[6]。該流體在靜態(tài)時(shí)無磁吸引力,當(dāng)有外加磁場(chǎng)作用時(shí),才表現(xiàn)出有磁性[7]。用磁流體處理印染廢水作為一種無二次污染的新型技術(shù)即將被開發(fā)出實(shí)用的研究方案并付諸于實(shí)踐,用來大批量地處理廢水。本文主要研究了磁流體處理高濃度印染廢水在降低色度和COD兩個(gè)方面的影響因素。

1磁流體的制備

采用醇———水共熱法制備Fe3O4磁流體。稱量48gFe2(SO4)3,44·48gFeSO4(即Fe2+:Fe3+=2:3溶于盛有5:1的醇———水溶液的三口燒瓶中制成稀溶液,將三口燒瓶置于65℃±1℃的恒溫水浴鍋中,攪拌使鹽溶液混和均勻,攪拌的同時(shí)滴加稀的氨水,促使水解反應(yīng)完全。在pH=5·6左右出現(xiàn)玄色的沉淀,繼續(xù)滴加氨水至pH>10,陳化30min,調(diào)節(jié)pH至5左右,將溫度升高至80℃攪拌的同時(shí)慢速加進(jìn)不同比例的表面活性劑對(duì)磁性顆粒進(jìn)行表面改性,靜置可觀察到亮玄色的磁基體天生。室溫下過濾,先用無水乙醇后用往離子水多次洗滌,干燥煅燒就可制得Fe3O4玄色磁性粉沫。將所得粉沫按不同比例溶于載液中,就可制得具有不同磁性、粘度穩(wěn)定的磁流體[8]。

2磁流體處理印染廢水脫色效果及降低COD的實(shí)驗(yàn)方法

2.1實(shí)驗(yàn)用水和水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)用水取自吳江市盛澤水處理發(fā)展有限公司的印染廢水,廢水中含有印染行業(yè)中常用的酸性染料、分散性染料及直接染料。廢水水質(zhì)指標(biāo):pH:8~10、色度:500~600倍,CODcr:1300mg/L~1500mg/L。

2.2實(shí)驗(yàn)過程

小燒杯置于磁座(磁座是JB-3型定時(shí)恒溫磁力攪拌器)上,取一定量的磁流體于小燒杯中,再取一定量的廢水與之混合,打開磁座,使混合液在燒杯中旋轉(zhuǎn),若干秒后關(guān)掉磁座,使之變成永恒磁場(chǎng),分鐘內(nèi),能見到磁性顆粒向下沉淀,清楚見到分層,取出上層清液10m,l進(jìn)行色度及CODcr檢測(cè)。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1脫色效果與討論

3.1.1磁流體與廢水的比對(duì)脫色效果的影響

固定廢水用量為100ml分別用不同量的磁流體處理后測(cè)出的色度值見表1。

表1磁流體與廢水的比對(duì)處理效果的影響

磁流體(ml)258910121520

色度(倍)8050403020202020

由表1可知當(dāng)磁流體與廢水比?1:10時(shí),處理廢水效果較好,色度有明顯降低。分析原因是假如磁流體太少,所含磁性顆粒就少,磁性不夠強(qiáng),就不能使磁流體發(fā)揮它的功效。

3.1.2攪拌時(shí)間對(duì)脫色效果的影響

改變攪拌時(shí)間,固定磁流體與廢水比為1:10,可知使色度降低到20倍,攪拌20s已經(jīng)足夠。攪拌的目的是為了使磁性顆粒與廢水充分的接觸,在磁性顆粒分散性能良好的情況下,攪拌的時(shí)間不需要太長(zhǎng)。

3.1.3溫度對(duì)廢水脫色效果的影響

改變溫度,固定磁流體與廢水比為1:10,攪拌20s,測(cè)出的色度值見表3。

由表3可知,升高溫度,磁流體對(duì)廢水的處理效果有所降低。從微觀學(xué)上分析是磁性顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的作用,當(dāng)溫度升高時(shí),磁性顆粒運(yùn)動(dòng)加劇不利于微粒的吸附、聚集長(zhǎng)大和沉降[10-11]。

3.2COD的降低與討論

3.2.1表面活性劑投加量及pH值對(duì)降低COD的影響

(1)用醇———水共熱法制備Fe3O4磁流體,滴加氨水至pH=10,改變加進(jìn)的表面活性劑的量處理印染廢水后所測(cè)得COD數(shù)據(jù)如圖1:

(2)用醇———水共熱法制備Fe3O4磁流體,滴加氨水至pH=11,改變加進(jìn)的表面活性劑的量處理印染廢水后所測(cè)得COD數(shù)據(jù)如下圖:

(3)用醇———水共熱法制備Fe3O4磁流體,滴加氨水至pH=12,改變加進(jìn)的表面活性劑的量處理印染廢水后所測(cè)得COD數(shù)據(jù)如下圖:

(4)用醇-水共熱法制備Fe3O4磁流體,滴加氨水至pH=13,改變加進(jìn)的表面活性劑的量處理印染廢水后所測(cè)得COD數(shù)據(jù)如下圖:

綜合上述數(shù)據(jù)可以得知用1.0g表面活性劑包裹(此時(shí)表面活性劑量是亞鐵量的0.16倍),pH值為11時(shí)處理印染廢水時(shí)效果較好。此時(shí)磁性顆粒的粒徑小,均勻,磁性高,COD下降最多,處理廢水效果好。分析原因是表面活性劑的用量假如太少就不足以形成完整的包裹層;假如太多,就會(huì)形成多層吸附,反而導(dǎo)致磁性能下降[8]。

3.2.2攪拌時(shí)間對(duì)降低COD的影響

固定磁流體與廢水比為1:10,攪拌使其充分接觸反應(yīng),隨著攪拌時(shí)間的變化廢水COD的往除率隨之變化的曲線見圖5。

由圖5可知開始時(shí)隨攪拌時(shí)間的增加COD往除率也逐漸增大,當(dāng)攪拌時(shí)間為5min左右時(shí),CO的往除率達(dá)到最大值。之后隨攪拌時(shí)間的增加COD的往除率反而有所下降。分析原因是磁流體與廢水中有機(jī)物的作用中存在一種微弱非極性的范德華力[9],假如攪拌時(shí)間過長(zhǎng),分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能則會(huì)克服分子間范德華力的吸引,使得一部分可溶性有機(jī)分子重新分散到水中,因此導(dǎo)致水中的COD值有所回升。

4結(jié)論

(1)表面活性劑量是亞鐵量的0.16倍,pH=11時(shí)COD降低最多,處理效果最好。

(2)在固定磁場(chǎng)的情況下,采用室溫,充分混合,在磁流體與廢水的比大于1:10時(shí),處理廢水的能力最好。

(3)一般只要攪拌20s左右,就使可磁性顆粒與廢水充分的接觸從而達(dá)到較好的脫色效果;但是要達(dá)到較高的COD往除率則需要攪拌5min左右。

(4)升高溫度會(huì)降低廢水處理效果,一般應(yīng)在較低溫度(10℃~20℃左右)下進(jìn)行。

參考文獻(xiàn):

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[3]石備玉,符德學(xué),常照榮.印染廢水處理方法研究進(jìn)展[J].焦作大學(xué)學(xué)報(bào),2004,18(4):32-33,35.

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[8]任歡魚,劉蕾,劉勇健.磁流體的制備與性質(zhì)研究[J].中國(guó)粉體技術(shù),2003,9(1):21-23.

[9]Jean-ClaudeBACRI,eta.lJ.MagnetismandMagneticMaterials[M],1990,85:27-32.來源：趙靜劉勇健

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