亚铁基复合混凝脱色剂制备及其在针织印染废水处理中的应用研究

发布时间：2020-10-23 17:17

　　 近年来,随着经济的快速发展,建筑、交通、电力等基础设施建设项目逐年增加,对铁塔、钢架、轮胎等产品的需求量日益剧增。这些产品的生产工序中都需要用盐酸或硫酸对钢材或钢帘线等金属表面进行酸洗除锈处理,由此产生大量酸洗废液,这些废酸属于危险固废。我国危险废物污染防治优先选择的技术路线是危险废物综合利用,实现其资源化,以提高这些行业的清洁生产和循环经济水平。另外,纺织印染工业在青岛的经济主体中也占有很大的比重。印染废水属于较难处理的工业废水之一,印染行业印染废水色度超标排放现象时有发生,给自然水体的水生生态环境造成了较大的影响。 本论文通过对危险废物—废酸进行综合利用,研制新型的亚铁基复合混凝脱色剂,用于针织印染废水的混凝脱色处理,以废治废,既实现了废酸的资源化综合利用,又为印染废水的混凝脱色处理提供了新的药剂品种选择。 论文的创新点在于解决了亚铁脱色后上清液返黄和三价盐脱色性能差的缺点,打破了人们研究新型混凝剂时倾向于追求聚合高分子的思维定式,充分利用亚铁的脱色性能和三价铁盐或铝盐的混凝性能,通过引入絮凝性能好的三价铁离子和铝离子,强化亚铁型混凝剂的混凝沉降性能,实现亚铁和三价盐两者间的优势互补。实验结果验证了本论文提出的混凝剂研制方案的可行性,共研制出BH-1、BH-2两种混凝脱色剂。 分别利用紫外可见光谱检测,X-射线衍射分析,以及铁离子和铝离子逐时络合比色法,对BH-1和BH-2混凝脱色剂的产品表征进行了分析。紫外可见光谱检测显示,BH-1的UV-vis特征吸收峰在635nm处,BH-2的UV-vis特征吸收峰在618nm处。X-射线衍射分析表明,BH-1中的晶体存在形式主要为FeCl_2(H_2O)_4(FeCl_3)H_2O、FeCl_2·2H_2O、FeCl_3·6H_2O,BH-2中含有FeCl_2·2H_2O、FeCl_2(H_2O)_2、FeCl_2(H_2O)_4、beta-Fe_2(OH)_3Cl和Al_2(OH)_5Cl·2H_2O、Al_(10)Cl_3(OH)_(27)·13H_2O等晶体结构。逐时络合比色的结果为,BH-1中的三价盐为Fe(Ⅲ),全部以Fea的形态存在,BH-2混凝脱色剂中的三价盐为Al (Ⅲ),其分布形态主要为单体及低聚物形态(Al_a),约占74.8%,中等聚合形态(Alb)约占25.2%,没有Alc大分子聚合形态存在。 BH-1型混凝脱色剂最佳的使用条件是:加药量0.8~1.0‰,混合后的pH值控制在7.5~8.0,此条件下BH-1型混凝脱色剂形成的絮体较大,沉降速度亦较快,CODcr去除效率可达55%以上,色度去除效率可达95%以上,出水色度可达到《山东省地方标准纺织染整工业水污染物排放标准》(DB37/533-2005)标准Ⅲ的B级标准(色度≤30倍),处理成本约为0.40元/吨。由于该型混凝剂本身pH值较低,pH值为1以下,因此该类混凝剂适合pH值较高的机织印染类废水,使药剂在发挥脱色作用的同时,还可调节废水的pH值。 BH-2型混凝脱色剂也表现出较优异的混凝沉降性能,其最佳使用条件:加药量0.8‰,混合后的pH值控制在7.0~7.5,对CODcr、色度的去除效率分别可达到59.8%、97%,出水色度可达到《山东省地方标准纺织染整工业水污染物排放标准》(DB37/533-2005)标准Ⅲ的B级标准,吨水处理成本约0.45元。该型混凝剂本身pH值较高,pH值为3.5左右,因此该类混凝剂适合pH值较低或偏中性的针织印染或印花类废水。对BH-2进行了实际生产应用,结果表明,处理后的印染废水色度能够满足《山东省地方标准纺织染整工业水污染物排放标准》(DB37/533-2005)标准Ⅲ的B级标准(色度≤30倍)。 运用灰色理论建立了BH-2投药量GM(0,N)预测模型,可以随时根据水质的变化自动调节投药量,在保证处理效果的同时,还可节省药剂投加成本,模型的建立为混凝工艺自动化投药控制系统的应用奠定了基础。因此在开发新型、高效混凝剂的同时,针对特定废水为其构建相应的投药量预测模型是可行的。 综上,本论文研制的新型混凝脱色剂不但实现了废酸的综合利用,变危险废物为资源,而且脱色剂表现出优异的混凝脱色效果,具有较强市场竞争优势和应用发展前景。相关研究为今后混凝脱色剂的研制以及印染废水处理开拓了新的思路。
【学位单位】：中国海洋大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2011
【中图分类】：X703
【部分图文】：

3.2 BH-1 型混凝脱色剂的表征3.2.1 UV-Vis 表征图3-4是不同氧化剂投加量下制得的混凝脱色剂在波长190-800nm之间对紫外-可见光的光谱吸收图。从图中可以看到，随着氧化剂NaClO3投加量的增加，混凝剂配制样品的特征光谱吸收峰有着向长波方向移动的趋势，出现红移现象。但混凝剂的混凝脱色性能并不是无限度的随着红移趋势的发展越来越好，NaClO3投加量为0.3%时，为BH-1型混凝脱色剂的配方，也就是说其中曲线D为BH-1型混凝脱色剂的光谱

凝剂配制前（即NaClO3加入前）原液晶体的衍射图谱见图3-6，配制好的BH-1混凝脱色剂的晶体衍射图谱见图3-7。图 3-6 配制前原液 X-衍射图谱Fig. 3-6 XRD patterns of the sample not treated

3-6 为试验用原液的晶体X射线衍射图谱，其图谱显示的是亚铁主要晶体结构为FeCl2·2H2O、FeCl2(H2O)2、FeCl2(H2O)4、beta-Fe2-1混凝脱色剂后，20.4o、63.3o、68.5o处的衍射峰显著减弱，说了亚铁盐的结晶构架中，改变了原有的衍射峰强度，根据衍射该BH-1型混凝脱色剂的晶体结构为FeCl2(H2O)4(FeCl3)H2O、FeC2O等几种化合物的组合。在2θ角50.1o处出现新的特征吸收峰，2O晶体的特征吸收峰。由此也说明，BH-1型混凝脱色剂中三价各级单核羟基络合物形式存在，没有发生聚合反应，此与BHFe(Ⅲ)形态表征的结果相吻合。-1 型混凝脱色剂的应用研究图 3-7 BH-1 的 X-衍射图谱Fig. 3-7 XRD patterns of BH-1
【引证文献】

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1 曹振刚;高含铝碱性废液回收氢氧化铝及综合利用研究[D];大连交通大学;2012年

本文编号：2853317