矿物粘土与絮凝剂联合处理印染废水.pdf

’ 连 ’ 90 9 T H ES T U D YO FP R 【N T I N GA N DD Y E I N GW A S T E W A T E R T R E A T M E N TU S I N GT H EC O M P L E X0 FC O A G U L A N T S A N DC L A YM I N E R A L 、．、章，● 业嶝墼 应一 凰 盟业一鱼皿 | ● ’妻 I tf，Ⅳ0，◆ ／嬲㈣㈣ f 卅Ⅲ『J f f J Ⅷ川圳㈣『J J f f f f | f 『『『『J 『舢 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名l 司静 日期0 8 年睑月“日 ＼ - 了 ◆ ▲， L ， ● 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密瓯 学位论文作者签名 嘴 ＼J 日期 o8 年J 二月2 6 日 指导教师签名芷r 锊臻 日期甜年，z 一月矽日 工 _ ．『 ● ， 擘 ] r ’●_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ ●_ _ _ _ ●- _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ●_ - - 。。。。。。。。。。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。- _ _ 。。。。_ _ 。_ _ _ _ _ 。。_ - _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - 。。●_ 。。。。。。。。- 。。。’。。’’’。。。。’。。。。。。。。。。。。。。。。。1 。。。。。。。。。’’。。。。。。 硕士学位论文矿物粘土与絮凝剂联合处理印染废水 矿物粘土与絮凝剂联合处理印染废水 摘要 印染企业在生产过程中产生的印染废水，是纺织印染工业主要污 染源。废水若不经治理直接排放，将对地面水体产生严重影响，引起 水体中生态系统的破坏和水体腐败。由于这类废水成分相当复杂，往 往含有多种有机染料并且毒性强，色度深，p H 值波动大，难降解， 组分变化大，水量大，所以印染废水是工业废水处理的难点，而开发 有效的印染工业废水处理技术是环保行业关注的重要课题。 现在对印染废水处理的研究颇为活跃，脱色方法主要有吸附、混 凝、氧化还原、离子交换、反渗透、生化等，但对絮凝剂联合矿物粘 土处理印染废水的系统性研究较少，对其处理机理的研究就更少。 本课题主要针对絮凝剂与凹凸棒粘土 以下简称凹土 联合处理 印染废水进行脱色处理研究，考察此种方法对染料废水的脱色效果， 以及其对比单独絮凝剂处理的增效效果；通过处理活性染料废水，对 实验中各影响因素 染料废水p H 值、絮凝剂投加量、凹土焙烧温度、 复配比例等因素 及机理进行探讨并确定最佳工艺，最后通过处理酸 性及分散染料废水，考察此种复配方法对酸性及分散染料废水的适用 性。 研究结果表明聚合硫酸铝铁或硫酸铝与凹土的复配物在适宜 条件下对活性染料、分散染料及酸性染料模拟废水均有较好的脱色效 果，分散染料和酸性染料模拟废水脱色率可达9 5 ％以上，活性染料模 l 硕士学位论文矿物粘土与絮凝剂联合处理印染废水 拟废水脱色率可接近9 0 ％，C O D 去除率可达7 5 ％；较单独使用絮凝 剂处理染料废水具有更广的p H 使用范围及更好的脱色效果。 聚合硫酸铝铁或硫酸铝与凹土复配使用在以活性染料为主的废 水中有很高的使用价值，一方面提高了絮凝剂单独处理活性染料废水 的脱色率，改善了单独使用絮凝剂处理印染废水中，活性染料废水脱 色率及C O D 去除率不高的情况；另一方面减少了调节p H 值所带来的 麻烦，且此处理方法具有良好的沉降性能和较快的过滤速度加之粘土 矿物价格低廉，同时可以再生利用，因而在处理活性染料为主的印染 废水的净化处理方面具有良好的应用前景，且值得推广。 关键词絮凝剂，粘土，印染废水，脱色率，C O D 去除率 t ● ‘ 硕士学位论文 矿物粘土与絮凝剂联合处理印染废水 T H ES T U D YO FD Y E I N GE F F L U E N TT R E A T M E N T U S I N GT H EC O M P L E XO FC O A G U L A N T SA N DC L A Y M I N E R A L A B S T R A C T T h ew a s t e w a t e rp r o d u c e di nt h ep r i m i n g ＆d y e i n gi n d u s t r yi st h em a i np o l l u t i o n s o u r c eo ft e x t i l ei n d u s t l yI fm ew a S t e w a t c rw e r e n ’tt r l ≥a t e db e f o r eb e i n gd i s c h a 昭e d ， t h i sw o u l da f r e c tt 1 1 eg r o u l l dw a t e rs e r i o u s l y ．T h u sm a y d e s 仃o yt h ee c o l o g yb a l a n c eo f w 锄e ra n dm a l ew a t e rs 印t i c ．T l l ec o m p o s i t i o no fd y e i n ge m u e n ti sc o n s i d e r a b l e c o m p l e x ．nc o n t a i n sm 龇1 yk i n d so fo r g a I l i cd y e s t l l 正nh a Sc o n l p l e Xc h a r a c t 丽s t i c ， s u c ha ss 缸．o n gt o x i c i t y d e 印c o l o u r ’t h ew i d ef l u c t u a t i o n s ，d i 伍c u hb i o d e 黟a d a b l e ，m e w i d eV a r i a t i o no fc o m p o s i t i o nw i t hal a 唱eq u a l l t i t yo fw a t 既 S ot h e d y e i n g w a s t e w a t e ri sq u i t ed i 衔c u l tf o rw 弱t e w a t e r 魄a t m e n t ．U n d e r s t a n d i n ga I l dd e V e l o p i n g s u i t a b l e t e c l l I l o l o g y f o r d y e i n ge m u e n t仃e a t m e m i st h e i m p o r t a I l t t a s ko f e n V i r o l 硼e n t a lp r o t e c t i o ni n d u s t Ⅸ A tp r e s e n tt h er e s e a r c ho nd y c i n ge m u e m 仃e a t m e n ti s q u i t ea c t i V e ，m em a i n d e c o l o r i z a t i o nm e t h o d si I l c l u d ea d s o 印t i o n ，c o a g u l a t i o n ，r e d o x ，i o ne X c h a n g e ，r e V e r s e o s m o s i s ，b i o c h e m i s 旬叮a n ds oo n ．H o w e V e r ’t h e r ei sl i t t l er e s e r c ho nt h em e t h o do f u s i n gc o m p l e xo ff l o c c u l a I l t Sa I l dc l a ym i n e r a lt 0d e a lw i t ht h ed y e i n ge m u e I l t ，a I l d t h e I ．ei se v e n1 e s sI ．e s e r c ho nt h em e c h a I l i s mo f t M sm e m o d ． h 1t h i sp a p ％m e 咖d yi sk e e no nd e a l i n gw i mt h es i m u l a t e dd y e i n ge m u e I l tw i t h t h ec o m p l e xo fc o a g u l a n t sa 1 1 da I t a p u l 垂t c ．T h ee f r e c to fd e c o l o r i z a t i o nw e r es n l d i e d b yu s i n gm ec o m p l e Xo fc a g u I a n t s 锄da t t a p u l 百t et o 骶a ts i m u l a t e dd i S p e r S e ，a c i da n d f e a c t i V ed y e i n ge m u e I l t ，弱w e n 弱t h es ，I l e 画s t i ce 虢c tc o m p a r e dt h ec o m p o s i t ew i t h t h e i rs 印a r a t ec o a g u l a n t ．T h ep HV a l u co ft l l ee m u c n t ，m eq u a n t i t yo fc o a g u l a I l t s ， a c t i V a t i o nt e m p e r a t l l r eo fc l a y ，m er a t i oo fc o a g u l a mt 0c l a ya I l do t h e rf ．a c t o r S a f 王- e c t i n gc o l o r 甜l dC O Dr e m o V a lr a t ea I l dm e i rm e c h a m s mw e r ea l s od i s c u s s e dt o d e f i n em eb e s tp a r a m e t e r S ．F i n a l l y w es t u d i e dt l l ea p p l i c a b i l i t ，o ft h ec o n l p l e x m e t h o dt 0t h eo t h e r 觚od y e i n ge m u e n tb yu s i n gt h ec o m p l e Xo fc a g u l a n ta I l d a t t a p u l 西t et o 骶a ts i m u l a t e dd i s p e r s ea 1 1 da c i dd y e i n ge m u e n t ． T 1 1 ee X p 甜m e n t a lr e s u l t si n d i c a t e dt h a tas y n e 哂s t i ce 髓c tw a u so b t a i n e df o r t h e d e c 0 1 0 r i z a t i o no ft h es i m u l a t e dr e a c t i v e ，d i S p e r s ea I l da c i dd y e i n ge m u e n tb yu s i n g c o a g u l a n tP o l yF 酬c A 1 啪i n o u s - S u l p h a t e P F A S o rA l 啪i n 眦S u l f a t e A S a n d a t t a p u l 百t es i m u l t a n e o u s l yu 1 1 d e r t h e s u i t a b l e c o n d i t i o n ．T l l ed e c o l o r i z a t i o no ft l l e s i m u l a t e dd i s p e r s ea n da c i dd y e i n ge m u e n tc a I lr e a c ht h eV a l u eo f9 5 ％．T h e d e c o l o r i z a t i o na I l dC O Dr e d u c t i o no ft h es i m u l a t e dr e a c t i v ed y e i n ge f n u e n tc a nr e a C h t h ev a l u e so f9 0 ％a n d7 5 ％r e s p e c t i v e l y - T h em e t h o do fu s i n gt h ec o m p l e xo f c o a g u l a n t P F A So rA S 觚da t t a p u l g i t eh a V ea b e t t e rc o l o ra n dC O Dr 锄o V a l r a t ea 1 1 d w i d e r 印p l i c a t i o nr a I l g eo f m e p HV a l u eo f t h ee m u e mt h a l lu s i n gc o a g u l a I l to n l y ． T l l em e t h o do fu s i n gm ec o m p l e xo fc o a g u l 砌 P F A So rA S a 1 1 da t t a p u l 百t et o 仃e a tr e a c t i v ed y e i n ge m u e m 矗．o mp r i n t i n g ＆d y e i n gm i l lh a SaV e 巧1 1 i 曲印p l i c a t i o n v a l u e ．O nm eo n eh a I l d ，i ti n l p r o v e st h ec o l o ra r l dC O Dr e m o v a lr a t ea tt h es i t u a t i o n t 1 1 a tt h ec o l o ra n dC O Dr e m o v a lr a t eo ft h er e a C t i v ed y e i n ge m u e n ti ss oh i 曲．A l s oi t c a l la v o i dt h ep H 嘶u s t i n gf ．0 rd y e i n ge m u e n ta 1 1 dh a Sa9 0 0 ds e t t l i n gp r o p e n y p e r f o m a n c ea 1 1 df 瓠t e rf i l t e r i n gr a t e ．’I ’l l ec l a ya l s oh a ss e V e r a lt r a i t s ， s u c h 硒f e w n e s s s e c o n d 扣yp o l l u t i o np r o b l e m ，1 0 wc o s ta 1 1 d c a l lb er e c y c l e d ．T h u s ，“sc o m p l e X m e t h o dh a Sag o o da p p l i c a t i o np r 0 S p e c ti I lt h et r e 砷【n e n to fd y e i n gw a s t e w a t e ra n d s h o u l db ep r o m o t e d ． 皿Yw o R D S c o a g u l a n t ，a t t a p u l 百t e ，d y e i n gw a S t e w a t e r d e c 0 1 0 r i z a t i o n ，C O D r e d u c t i o n 4 ■ ● J 理印染废水 目录 l 绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．1 印染废水的来源及特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．1 ．1 印染废水的来源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 1 ．1 ．2 印染废水的特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 ．2 印染废水常用处理方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 ．2 ．1 印染废水处理的物理方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 ．2 ．2 印染废水处理的物理化学方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 1 ．2 ．3 印染废水处理的化学方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 1 ．2 ．4 印染废水处理的生物方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 1 ．2 ．5 印染废水处理方法的比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．8 1 ．3 粘土矿物处理有色废水在国内外的研究状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。9 1 ．4 本课题主要工作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．j ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 2 基本理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 0 2 ．1 絮凝机理研究进展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l O 2 ．2 混凝的基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 2 ．2 ．1 吸附电中和作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l l 2 ．2 ．2 沉淀网捕作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 l 2 ．2 ．3 吸附架桥作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 2 ．2 ．4 压缩双电层作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 2 ．3 混凝剂特性对染料混凝脱色效果的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 2 ．4 染料分子结构对絮凝脱色效果的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 2 ．5 粘土矿物的吸附机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 2 ．5 ．1 物理吸附⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 2 ．5 ．2 化学吸附⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 2 ．5 ．3 离子交换吸附⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 2 ．6 凹土在废水处理中的吸附作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 2 ．7 凹土活化作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 2 ．8 水处理剂复配使用的协同增效效应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 3 实验部分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 6 3 ．1 实验材料与化学药品⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 3 ．1 ．1 实验设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 3 ．1 ．2 实验药品和试剂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 3 ．2 实验操作及方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 7 3 ．2 ．1l O O m g ／L 模拟染料废水配制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 7 硕士学位论文矿物粘土与絮凝剂联合处理印染废水 3 ．2 ．2 染料废水脱色实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 7 3 ．2 ．3D S C 测试实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 7 3 ．2 ．4 不同温度热活化后的凹土与絮凝剂复配的处理实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 7 3 ．2 ．5 不同浓度酸活化后的凹土与絮凝剂复配的处理实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 8 3 ．2 ．6 吸光度测试方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 8 3 ．2 ．7 微波消解法测定C O D ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 8 4 复配法处理活性染料废水的脱色研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 4 ．1 影响活性染料废水脱色率的各因素分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 4 ．1 ．1 矿物粘土种类与絮凝剂复配物的筛选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 4 ．1 ．2 影响絮凝剂脱色效果的因素分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 2 4 ．1 ．3 经不同温度活化后的凹土与絮凝剂复配处理染料废水的脱色效果⋯⋯⋯．2 4 4 ．1 ．4 经不同浓度酸活化后的凹土与絮凝剂复配处理的脱色效果⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 6 4 ．1 ．5 不同处理方式的凹土与絮凝剂复配使用的脱色效果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 7 4 ．1 ．6 复配比例对脱色效果的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 8 4 ．1 ．7 絮凝剂与热活化凹土复配条件下待处理废水p H 值对脱色效果的影响⋯．．2 9 4 ．2 正交实验分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 9 4 ．3C O D 去除率对比实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 2 4 ．4 絮体密实性实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 2 4 ．5 抽滤性能研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 4 4 ．6 絮凝致密性表征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 5 4 ．7 循环再生利用初探⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 6 5 复配法对酸性染料废水的适用性研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 8 5 ．1 待处理酸性染液废水p H 值对脱色率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 8 5 ．2 絮凝剂用量对脱色率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 5 ．3 不同温度热活化后的凹土与絮凝剂复配的处理效果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 0 5 ．4 复配比例对脱色效果的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 0 5 ．5 复配条件下待处理染料废水p H 值对脱色效果的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 6 复配法对分散染料废水的适用性研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 3 6 ．1 待处理染料废水p H 值对絮凝剂脱色效果的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 6 ．2 絮凝剂用量对絮凝剂脱色效果的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 4 6 ．3 不同温度热活化后的凹土与絮凝剂复配的处理效果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 4 6 ．4 絮凝剂与凹土复配比例对脱色率的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 5 6 ．5 复配条件下待处理染料废水p H 值对脱色效果的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 6 ．6 分散染料废水的处理机理分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 6 6 ．7 结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 7 2 理印染废水 7 结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 8 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 4 3 1 ．1 印染废水的来源及特点 、 1 ．1 ．1 印染废水的来源 l 绪论 印染废水是指棉、毛、化纤等纺织产品在预处理、染色、印花和整理过程中 所排放的废水。 印染废水主要由预处理阶段 包括烧毛、退浆、煮练、漂白、丝光等工序 的 退浆废水、煮练废水、漂白废水和丝光废水、染色工序排出的染色废水、印花工 序排出的印花废水与皂洗废水、整理工序排出的整理废水混合而成的综合废水。 1 ．1 ．2 印染废水的特点 印染行业是工业废水排放大户，约占工业废水总排放量的1 ／1 0 。据不完全统 计，国内印染企业每天排放的废水量约为3 0 0 ～4 0 0 万吨，印染厂每加工1 0 0 m 织物，产生废水3 ～5 m 3 【2 ’3 1 。印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、 含有残余的染料 加工过程中1 0 ％～2 0 ％染料排入废水中 、浆料、助剂、油剂、 酸、碱、纤维杂质及无机盐掣4 1 ，碱性大、水质变化大等特点，属难处理的工业 废水I5 | ，是水环境的重要污染源之一引。 印染废水成分复杂，往往含有多种有机染料，其主要是以芳烃和杂环化合物 为母体，并带有显色基团 如．N N ．、．N O 及极性基团 如．O H 、．N H 2 的染料分子。染料分子中含较多能与水分子形成氢键的．S 0 3 H 、．C O O H 、．O H 等 亲水基团，如活性染料和中性染料等，染料分子就能全溶于废水中；不含或含 ．S 0 3 H 、．C O O H 、．O H 等亲水基团少的染料分子，以疏水悬浮微粒形式存在于废 水中；含少量亲水基团但分子量很大的染料分子，在水中缔合程度较高，常以胶 体形式存在。另外，印染废水中还常带有一些染色助剂。 一般印染废水的p H 值为6 ．1 0 ，C O D C r 化学需氧量 为4 0 0 ．1 0 0 0 m g ／L ， B O D 生物化学需氧量 为1 0 0 4 0 0 I I l g ／L ，S S 悬浮物 为1 0 0 ．2 0 0 m ∥L ，色 度为1 0 0 ～4 0 0 倍【l l 。但印染废水的水质随采用的纤维种类和加工工艺的不同而 异，污染质组分差异会很大。特点是p H 值变化幅度大，色度可由2 0 0 倍到1 0 0 0 倍 稀释倍数值 。混合废水B O D 和C O D 值约数百m ∥L ，废水中不同程度含 有硫化碱、硫酸铜、吐酒石、三氯化苯、磷苯基苯酚等有毒物质。由于染料生产 品种多，并朝着抗光解、抗氧化、抗生物氧化方向发展，从而使染料废水处理难 度加大。处理难点一是C O D 高，而B O D ／C O D 值小，可生化性差；二是色度 亟堂位i 佥室 芷物牯与鏊猛趔送金丝理印銎废丛 高，而成分复杂。三是水质水量不稳定，排放具有间歇性。印染废水的处理目标 一般是C O D 的去除与脱色，但脱色问题难度更大。 1 ．2 印染废水常用处理方法 印染废水的治理方法是多种多样的【8 1 。现在对印染废水处理的研究颇为活 跃，脱色方法主要有吸附、混凝、氧化还原、离子交换、反渗透、生化等，在脱 色方面各有其优缺点，下面对这些技术作一介绍和比较⋯o ，1 1 ，12 1 。 1 ．2 ．1 印染废水处理的物理方法‘7 】 1 ．2 ．1 ．1 吸附法 在物理处理法中应用最多的是吸附法，这种方法是将活性炭、粘土等多孔物 质的粉末或颗粒与废水混合，或让废水通过由其颗粒状物质组成的滤床，使废水 中的污染物质被吸附在多孔物质表面上或被过滤除去。吸附脱色技术是依靠吸附 剂的吸附作用来脱除染料分子的。吸附按其作用力可分为物理吸附、化学吸附和 离子交换吸附三种。目前用于吸附脱色的吸附剂主要是靠物理吸附，但离子交换 纤维、改性膨润土等也有化学吸附作用。目前，国外主要采用活性炭吸附法 多 半用于三级处理 ，活性炭吸附性虽然好，但是其再生成本高，使其应用上受到 限制。 粘土矿物在自然界储量丰富，由于它有着复杂的、可控制的、并可有效改造 的结构特征和相应的物化特性，因而具有广泛的应用范围和较高的经济价值【l 3 1 。 粘土矿物具有环境修复 如大气，水污染治理等 ，环境净化 如杀菌、消毒、分离 等 和环境替代 如替代环境负荷大的材料等 等功能【1 4 1 。粘土矿物作为吸附剂在 废水处理中有着独特的作用。长期以来，活性炭一直是最常规的吸附材料。虽然 活性炭的适用范围广，大多数的重金属、有机物和生物高分子都可以被吸附除去， 并且吸附能力强，可重复使用，但是活性炭的价格昂贵，运行费用高，使活性炭 的广泛应用受到限制。因此，寻求开发廉价，高性能的新型吸附材料替代活性炭 的工作受到重视。粘土因具有独特的层状结构而具有良好的吸附和离子交换性 能，且其储量大，价格低，对环境无污染，是一类环境友好，很有发展前景的优 质廉价吸附剂。以下对常见的几种粘土矿物进行介绍 1 膨润土 膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的层状硅铝酸盐，其化学式为 A 1 2 0 3 ．4 S i 0 2 3 H 2 0 。微观结构的单位晶胞是由两个S i ．O 四面体中间夹一层A 1 ．O 或A 1 ．O H 八面体晶片组成，由于类质同象置换，使层间存在带负电的层电荷。 为维持电荷平衡，必须吸附周围的阳离子，这部分阳离子具有可交换性。通过阳 2 离子交换反应，把膨润土矿中原有的无机阳离子交换成有机阳离子，从而制备有 机膨润土。由于有机阳离子的水合作用很微弱，生成的有机膨润土矿物具有疏水 性，可大大增加膨润土从水中除去疏水性有机污染物的能力。 2 凹凸棒土 凹凸棒土是一种含水镁铝碳酸盐粘土矿物。它的理想结构式为 [ C H 2 4 M g ．A 1 ．F e 5 S i 8 0 2 0 O H 2 】．m H 2 0 ，其晶体结构为硅酸盐的双链结构 角闪石 类 和层状结构 云母类 的过渡类型，为2 l 型粘土矿物。由于晶体结构中存在 晶体孔道，内表面积较大，因而具有很强的物理吸附性能。凹凸棒土吸附有机污 染物后，填充于其晶体孔道和晶体层间，由于晶体的孔道容量大，因而在印染废 水、油脂等有机物的净化处理方面具有较大的应用潜力。 3 硅藻土 硅藻土是一种水合M 卧A l 和S i 的粘土矿物，是生物成因的硅质沉积岩， 主要由古代硅藻及一部分放射虫类硅质遗骸所组成。其主要成分为非晶质的 S i 0 2 ，还有A 1 2 0 3 、F e 2 0 3 、M g O 及一定的有机质。硅藻土具有多孔性、低密度、 大的比表面积，并且还具有相对不可压缩性和化学稳定性等特殊性质，被广泛用 于冶金、化工建材、石油、食品等工业。 4 粉煤灰 粉煤灰是火电厂的废物，含有碳和硅氧化物、铝氧化物、铁氧化物及钙、镁、 钠、钾、硫的氧化物。粉煤灰的潜在优势在于吸附金属离子后容易固化。因为 粉煤灰所含火山灰颗粒，在有水的情况下能与石灰反应形成水泥质的硅酸钙水化 物。利用粉煤灰的这种独特的吸附性能，以废治废，在废水处理方面有着广泛的 应用前景。 5 土壤 土壤粘土矿物中，由一片铝氧八面体和一片硅氧四面体结合在一起形成层， 氢键将这些层结合在一起生成1 l 型粘土矿物。这类矿物层间不带电荷，阳离 子交换能量低。通过对土壤的有机化后大大增加了它从水中去除有机污染物的能 力。 6 沸石 沸石是一种含碱金属和碱土金属阳离子 通常为N a ，K ，C a ，和M g 的铝硅 酸盐矿物。沸石的三维结构使之具有很大的空隙，由于四面体中A l ”取代S i 4 而 局部带负电荷，N a ，K ，C a 2 和其它带正电荷的可交换的离子占据了结构中的 空隙，并可被重金属替代。 7 海泡石 海泡石是一种纤维状的多孔镁质硅酸盐，结构为两层硅氧四面体，中间一层 镁氧八面体。四面体的顶层是连续的，每6 个硅氧四面体顶角相反，形成由2 1 层状结构单元上下层相间排列的与键平行的孑L 道，水分子和可交换的阳离子位 于其中。由于其独特的结构，使海泡石具有较大的比表面积和较强的离子交换能 力，因而在化学催化领域与废水和废气处理等方面的应用日益广泛。 8 伊利石 伊利石是一种富钾的层状含水硅酸盐类粘土矿物，因最早 1 9 3 7 年 发现于美 国伊利岛而得名。在对伊利石进行开发利用时，其化学式常被简化为K 7 0 ％，色度去除率 达9 0 ％。裘祖楠【4 2 】研究了以活化凹凸棒石作主要组分的吸附剂对阳离子染料生 产废水的处理效果，脱色率和C O D 去除率可分别达8 7 ．5 ％～9 9 ．8 ％和4 5 ．4 ％～ 7 2 ．3 ％。彭书传【4 3 】用活化凹凸棒土配制成的复合净水剂处理印染废水，色度去除 率达9 3 ％以上，C O D 去除率7 4 ％。 1 ．4 本课题主要工作 现在对印染废水处理的研究颇为活跃，脱色方法主要有吸附、混凝、氧化还 原、离子交换、反渗透、生化等，但对絮凝剂联合矿物粘土处理印染废水的系统 性研究较少，对其处理的机理研究就更少。 本课题依据协同增效的原理将絮凝剂与矿物粘土复配制得一种新型高效的 水处理剂，通过处理活性染料废水，研究絮凝剂用量、待处理废水的p H 值、粘 土矿物焙烧温度等因素对染料废水脱色效果的影响及可能机理，并对比单独絮凝 剂处理活性染料废水的脱色效果，找出复配方法的优势，如脱色率和C O D 去除 方面、沉降性能、处理后的絮体密实性及脱水性能等，并确定最佳工艺条件；最 后通过经本实验室确定的粘土矿物与絮凝剂联合处理酸性及分散染料废水，考察 此种复配方法对酸性及分散染料废水的适用性。 9 2 ．1 絮凝机理研究进展 2 基本理论 水处理中，絮凝过程主要是将水体中纳米级、微米级的胶体杂质颗粒，在絮 凝剂的作用下，经过凝聚一絮凝反应而形成大颗粒絮体，最后经沉淀、过滤等工 艺将其去除。自2 0 世纪五十年代以来，人们对絮凝作用机理及工艺过程进行了 大量深入研究，先后提出了许多理论及计算模型、模式。 总体来说，对絮凝剂作用机理的研究大致经历了三个阶段[ 4 4 椰】，2 0 世纪六 十年代以前，有关絮凝的理论主要是以物理理论为理论基础，继早期 S c h u l d z ．H a r d y 规则以后，D e l j a g u i n 、L a l l d a u 、V e n v e y 、O v e r b e c k 根据经典胶体 化学理论的C 耐o y - C h a p m 锄双电层模型而建立的D 【，V 0 凝聚物理理论，以及 由S m o l u c h o w s l 【i 提出并由C a n l p 和S t e i n 加以实用化的絮凝速度梯度理论⋯，