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堿式氯化鋁處理印染廢水的絮凝試驗(yàn)

發(fā)布時(shí)間：17-11-03 08:42:37 來(lái)源：鄭州億升化工有限公司 瀏覽次數(shù)：

關(guān)于絮凝劑的定義目前有兩種解釋?zhuān)浩湟皇歉鶕?jù)膠體粒子聚集過(guò)程的不同階段，即膠粒表面改性（靜電中和）及膠粒的粘連，將主要是膠粒表面改性或由于壓縮雙電層而產(chǎn)生脫穩(wěn)作用的藥品稱(chēng)為凝聚劑；而將主要使脫穩(wěn)后的膠粒通過(guò)粒間搭橋和卷掃作用粘結(jié)在一起的稱(chēng)為絮凝劑。其二把凝聚劑和絮凝劑兩者當(dāng)作同義語(yǔ)，不加區(qū)分互相通用。本文基本上采用后一種涵義[1]。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 儀器與試劑
儀器：
MY3000-6A-2混凝試驗(yàn)攪拌儀 潛江市梅宇儀器有限公司
722-s可見(jiàn)光柵分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司
pHS-3C精密pH計(jì) 上海雷磁儀器廠
調(diào)節(jié)式萬(wàn)用電爐 通州市化學(xué)儀器有限公司
BS 210 S分析天平
500mL全玻璃回流裝置。
試劑：
98%的濃硫酸，硫酸銀，硫酸鋁，硅藻土，蒸餾水，重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液(0.25mol/L)試亞鐵靈指示液，硫酸亞鐵胺標(biāo)準(zhǔn)液(≈0.1mol/L)
藥品：
固體堿式氯化鋁
本文研究的固體堿式氯化鋁絮凝劑，為淡黃色固體，其氧化鋁（Al2O3）的含量≥27.0%，鹽基度在45.0%～85.0%之間，水不溶物的含量≤3.0%，1%水溶液的pH值在3.5～5.0之間。
1.2 分析內(nèi)容與方法
1.2.1 分析內(nèi)容
1.2.1.1 研究堿式氯化鋁對(duì)印染廢水的絮凝效果，找出佳投加量與佳pH值，并討論它們對(duì)堿式氯化鋁絮凝效果的影響。
1.2.1.2 探討攪拌強(qiáng)度、攪拌時(shí)間、沉降時(shí)間對(duì)堿式氯化鋁絮凝效果的影響。
1.2.1.3 比較堿式氯化鋁和硫酸鋁對(duì)印染廢水的絮凝效果。
1.2.2 分析方法
濁度―吸光度線性回歸標(biāo)準(zhǔn)曲線：
濁度 = 吸光度*384.3941-13.0627，r= 0.9930
1.3 印染廢水水質(zhì)分析
顏色：藍(lán)紫色；pH：7.86；CODCr：1145.7mg/L；濁度：436.2 NTU
2 結(jié)果與討論
2.1 PAC投加量對(duì)CODCr、濁度去除率的影響
分別量取六份200mL水樣于燒杯中，各加入0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.3g PAC絮凝劑，先以150r/min的攪拌強(qiáng)度作用1min，然后以50r/min的攪拌強(qiáng)度作用10min，在沉降20min的條件下，取上層清液，考察PAC投加量對(duì)CODCr、濁度去除率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。
通過(guò)以上圖表可知，PAC絮凝劑的投加量應(yīng)在400～600mg/L之間。此時(shí)，PAC絮凝劑對(duì)CODCr、濁度都有很好的處理效果。若投加量較少，則不能很好地使膠體脫穩(wěn)，不足以將膠粒架橋聯(lián)接起來(lái)，導(dǎo)致形成的絮體不夠多、大，不能起到很好的吸附卷掃作用，絮凝效果不夠理想。若偏多，則會(huì)使膠粒的吸附面均被無(wú)機(jī)PAC高分子覆蓋，兩膠粒接近時(shí)，就受到高分子之間的相互排斥而不能聚集，產(chǎn)生“膠體保護(hù)”作用，使絮凝效果下降，甚至重新穩(wěn)定，即“再穩(wěn)”[8]。
在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，PAC對(duì)印染廢水的脫色效果也很明顯。原水樣的顏色為藍(lán)紫色，加入PAC后，顏色明顯變淺。而由表2中可以看出，峰值出現(xiàn)在PAC加入量為500mg/L時(shí)。此時(shí)，效果佳，CODCr去除率達(dá)68.6%，濁度去除率達(dá)81.7%。
故確定PAC的佳加入量為500mg/L。
2.2 pH值對(duì)CODCr、濁度去除率的影響
分別量取六份200mL水樣于干凈的燒杯中，將各水樣的pH值分別調(diào)節(jié)至5、6、7、8、9、10，然后各加入0.1g PAC絮凝劑，先以150r/min的攪拌強(qiáng)度作用1min，然后以50r/min的攪拌強(qiáng)度作用10min，在沉降20min的條件下，取上層清液，考察在佳投加量的情況下，不同pH值對(duì)CODCr、濁度去除率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3。
一般來(lái)講，在絮凝反應(yīng)中，pH值的影響是非常大的，它對(duì)膠體表面電荷的Zeta(ζ)電位，混凝劑的性質(zhì)和作用等都有很大的影響。不同的混凝劑都有其佳的混凝區(qū)域。pH值調(diào)整的恰當(dāng)，就可以節(jié)約大量的藥劑，降低成本，并且能夠使絮凝作用發(fā)揮得完全，絮凝效果好；反之，pH值選擇不恰當(dāng)，輕者影響混凝效果，重者不能形成絮凝沉淀，甚至使已形成的絮凝體重新變成膠體溶液[8]。
而由資料得知[3]，PAC的水解聚合形態(tài)強(qiáng)烈地依附于水體的pH值。在低pH值時(shí)，PAC的水解形態(tài)為單體形式，在中性范圍內(nèi)為多核水解產(chǎn)物Al7(OH)174+、Al6(OH)153+，高pH值時(shí)為Al(OH)3、Al(OH)4-。
通過(guò)以上圖表可知，在中性與弱堿條件下，PAC絮凝劑對(duì)CODCr、濁度的處理效果受影響的程度不大，仍有著較高的去除率。而且，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，pH值對(duì)PAC的脫色效果影響也不大。其中，CODCr去除率達(dá)到68.4%，濁度去除率達(dá)到79.7%。
確定PAC的佳絮凝pH為8。
2.3 攪拌強(qiáng)度、攪拌時(shí)間對(duì)CODCr、濁度去除率的影響
分別量取四份200mL水樣于干凈燒杯中，調(diào)節(jié)溶液PH值到8，再加入0.1g PAC絮凝劑。分別以50r/min、100r/min、150r/min、200r/min轉(zhuǎn)速攪拌10min，靜置沉降20min，取上層清液，考察攪拌強(qiáng)度對(duì)CODCr、濁度去除率的影響。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)得知，對(duì)于該水樣，攪拌強(qiáng)度對(duì)PAC的絮凝效果一定的影響，但不是很大。當(dāng)攪拌強(qiáng)度較小時(shí)，CODCr的去除率比優(yōu)絮凝條件下低9%，濁度去除率低10%左右；當(dāng)攪拌強(qiáng)度較大時(shí)，CODCr、濁度去除率也有明顯下降。
由此可以看出，當(dāng)攪拌強(qiáng)度過(guò)小時(shí)，不利于絮凝劑與顆粒物的充分接觸；當(dāng)攪拌強(qiáng)度過(guò)大時(shí)，則容易將大顆粒的固體攪碎變成小顆粒，將能夠沉淀的顆粒攪碎變成不能沉淀的顆粒，同樣降低了絮凝效果。
接著，我們討論攪拌時(shí)間對(duì)CODCr、濁度去除率的影響。取三份水樣，調(diào)節(jié)溶液pH值到8，再加入0.1g/200mL PAC絮凝劑，以150r/min分別攪拌2min、10min、20min，靜置沉降20min，取上層清液，考察攪拌時(shí)間對(duì)CODCr、濁度去除率的影響。結(jié)果如表5所示。
由表5可以看出，攪拌時(shí)間對(duì)PAC的絮凝效果也有影響。攪拌2min時(shí)，絮凝劑與水樣中顆粒物作用不夠充分，不利于捕集膠體顆粒，而且絮凝劑的濃度分布也不均勻，更不利于發(fā)揮絮凝劑的作用[8]。此時(shí)，CODCr、濁度去除率比佳絮凝條件下低11%、13%之多。攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，又容易將已經(jīng)形成的絮狀物攪碎，使其懸浮于水中，導(dǎo)致絮凝效果下降，此時(shí)CODCr、濁度去除率僅達(dá)64.5%、73.7%。
本文確定佳攪拌強(qiáng)度為150r/min，佳攪拌時(shí)間為10min。
2.4 沉降時(shí)間對(duì)CODCr、濁度去除率的影響
分別量取三份200mL水樣于干凈燒杯中，調(diào)節(jié)溶液pH值到8，再加入0.1g PAC絮凝劑，以150r/min的攪拌速度作用10min。個(gè)燒杯靜置10min后，取上層清液，測(cè)CODCr、濁度等指標(biāo)；第二個(gè)靜置20min后，測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)；第三個(gè)靜置30min后，測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)。以此考察沉降時(shí)間對(duì)CODCr、濁度去除率的影響。結(jié)果如表6所示。
由表可知，在佳PAC加入量、pH值、攪拌強(qiáng)度、攪拌時(shí)間的情況下，隨著沉降時(shí)間的增加，CODCr、濁度去除率都有所提高，幅度約為2%～3%。但10 min后即趨于平穩(wěn)，CODCr、濁度去除率幾乎達(dá)到恒定。可知，沉降時(shí)間對(duì)PAC絮凝效果的影響不大。
確定佳沉降時(shí)間為20min。
3 結(jié)語(yǔ)
(1) 以PAC為絮凝劑，對(duì)水樣處理進(jìn)行了工藝參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)，得出了實(shí)驗(yàn)佳工藝條件：PAC佳投加質(zhì)量濃度為500mg/L，絮凝pH值為8，絮凝攪拌強(qiáng)度和作用時(shí)間分別為150r/min和10min，沉降時(shí)間為20min。通過(guò)混凝法的處理，使出水CODCr從1145.7mg/L降至365mg/L左右，去除率達(dá)68%；濁度從436.2 NTU降至90 NTU左右，去除率達(dá)79%。
(2) 通過(guò)試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)，PAC的投加量是其絮凝效果的決定因素，而其良好的適應(yīng)pH變化的性能也使得pH值對(duì)絮凝效果的影響不大。攪拌強(qiáng)度、攪拌時(shí)間對(duì)PAC的絮凝效果有較小的影響。沉降時(shí)間對(duì)其絮凝效果的影響也不大。
(3) 本實(shí)驗(yàn)不但對(duì)印染廠廢水處理和工程設(shè)計(jì)提供了一條可行的途徑，而且對(duì)于類(lèi)似印染廢水的處理具有一定的借鑒和參考價(jià)值。