活性染料是一种广泛应用于棉、麻、丝、毛及聚酰胺纤维织物染色的反应性染料[1],其产量约占全部染料总产量的20%,我国是活性染料的生产大国。由于在活性染料生产过程中需加入氯化钠使染料析出,故在活性染料生产废水中不仅含有大量的未反应完的原料及副产物,也含有高浓度的无机盐。
活性染料生产废水因含盐量高、色度高、化学耗氧量高、毒性大,BOD低,所以很难采用传统方法对废水进行处理。目前国内一般采用单一的生化处理法[2]、吸附脱色法[3]和混凝脱色法[4]等废水处理方法,但对活性染料废水的处理效果均不够理想[5]。
考虑到活性染料在水中以阴离子胶体形式存在,在水中不能聚集成大的颗粒沉降。为了使染料胶体在水溶液中脱稳,从而凝聚成大的颗粒,可先加入无机凝聚剂以降低染料胶体粒子的电位,压缩胶体的双电层,减小胶粒表面静电斥力,使染料胶体聚集并沉降。分离后再往滤液中投加有机高分子凝聚剂,聚合物上一侧的活性基因与胶粒表面某个点位相吸时,另一侧伸展在胶液中捕捉另一些胶粒,由此似桥架一样,使胶粒聚成大的集体而沉降。
在实验中我们尝试采用无机凝聚剂聚铁(PFS)和有机高分子凝聚剂(HL-08)双重处理的方法对高浓度活性染料废水进行处理,以期达到处理活性染料废水的目的。
1·药剂与测试方法
1.1药剂
活性染料废水来自湖北华丽染料厂活性艳橙K-GN车间集水池,色度5.34万倍,CODCr 8130ppm,pH值为5.3,外观为绛红色。
实验所用凝聚剂硫酸亚铁、碱铝、聚铁和HL-08均为工业品,由湖北华丽染料厂提供。
测试所用其它化学试剂均为分析纯试剂。
1.2测试方法
废水色度采用稀释倍数法(国标GB11903-89)进行测定,化学需氧量采用重铬酸钾法(国标GB 11914-89)进行测定。
色度去除率与COD去除率计算公式如下:
2·处理条件实验
2.1无机凝聚剂的选择
无机凝聚剂选用硫酸亚铁、碱铝和聚铁三种常见的无机凝聚剂,有
投入量为600 mg/L时不同凝聚剂脱色效果见表1。
实验结果表明聚铁和碱铝凝聚剂对活性染料废水的脱色效果和化学需氧量去除效果较好,优于其他凝聚剂。鉴于碱铝凝聚剂的毒性,实验选择聚铁作为废水处理的无机絮凝剂。
2.2搅拌方式
废水的凝聚反应包括三个方面:混合、反应、沉降。混合要求药剂与废水充分混合,迅速均匀分散而形成微凝聚,搅拌速度要快。反应阶段既要防止絮凝体被打散,又要给微凝聚体有碰撞聚集的机会,搅拌时溶液需要一定速度梯度,速度以慢为好。
实验选择的搅拌方式为:快速400r/min,搅拌时间为5min;慢速30r/min,搅拌时间为20min。
2.3聚铁的适宜酸度
在化学凝聚中,酸度是影响凝聚处理效果重要因素,酸度不同,铁盐水解产物也不同,凝聚的效果也各不相同。
可见,聚铁宜在弱碱性条件下使用,pH值控制在9左右凝聚效果较佳。
2.4凝聚剂用量实验
调节废水酸度为pH 9,投加不同浓度的聚铁,经搅拌、静置、过滤后,分析处理后滤液的色度与COD去除率。聚铁凝聚剂浓度对色度和COD的影响见表3。
结果表明,开始时随聚铁浓度的增加,色度和COD的去除率也随之增加,但当聚铁浓度增加到800mg/L后,继续增加浓度,去除效率反而有所下降。
2.5有机凝聚剂用量实验
根据有机高分子絮凝剂HL-08产品使用说明,控制pH值为5,在废水中投入有机凝聚剂HL-08,观察不同投加量对活性染料色度的去除效果。HL-08浓度对色度去除率的影响见表4。
从实验结果表明:HL-08投加量越大,废水色度去除率越高。
考虑到HL-08的价格较高,故采用无机凝聚剂(PFS)与有机凝聚剂(HL-08)复配的方法有一定的效果。
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2.6联合处理实验
实验先
测得滤液色度去除率为96%,COD去除率达到98%,远远高于使用单一絮凝剂的处理效果。
3·结语
活性染料废水因色度高、COD高、BOD低,用传统废水处理方法难以达到理想的处理效果。尝试采用无机聚铁絮凝剂和有机HL-08高分子絮凝剂双重处理方案对活性染料生产废水进行处理,结果证明,这是一种较好的高浓度活性染料废水处理方法。
3.1单独采用聚铁PFS、碱铝对活性染料艳橙K-GN高浓度废水有较好的凝聚脱色作用。FPS的最佳投入量为800mg/L,pH值9为最佳条件。
3.2经600mg/L的PFS和300mg/L的HL-08双重凝聚处理,能使色度5.34万倍CODCr 8130ppm的高浓度有色废水色度去除率达到96%,CODCr去除98%,达到理想的处理效果。
3.3采用无机与有机凝聚剂对活性染料废水进行处理,成本低,效果好,工艺简单,是一种值得推广采用的处理方法。
参考文献
[1]陈荣圻,王建平.禁用染料及其代用[M].北京:纺织工业出版社,1996.162-163.