印染行業在工業中屬于耗水大戶,且具有有機濃度高、色度深、可生化性差、在環境中有較長的滯留期等特點。即使水體中染料濃度很低,由于對太陽光的吸收,會抵制水體中水體生物的光和作用,使整個水生生物的多樣性下降,影響收納水體的正常功能。雖然染料發色基團能很好的被化學氧化破壞,如H2O2/UV及O3,但是其成本相應太高。
鋼鐵行業經常用到鹽酸或硫酸對鋼材表面進行清洗,以除去其表面的銹蝕物。當酸度降低時需要更換新酸;殘液外排形成高濃度金屬離子及殘酸的廢液,其主要含有Fe2+。酸洗廢液酸性強、濃度高、廢液量大、易形成酸霧,若直接排放會造成嚴重的環境污染,同時也造成廢液中Fe2+、廢酸等有用資源的浪費。如何實現酸洗廢液的資源化,成為國內外研究的熱點。
波濤聚合氯化鋁廠家以酸洗廢液和鋁酸鈣粉為原料,制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑。并用聚合氯化鋁鐵處理染料廢水,探討復合絮凝劑的脫色效果。其實驗結果如下:
1、聚合氯化鋁鐵的投加量對色度去除率的影響
在pH=7,溫度為20℃下,不同聚合氯化鋁鐵投加量(以單位體積廢水中加入的混凝劑中Al2O3+Fe2O3的總固體質量計,mg/L,下同)對應的去除率見圖1所示。由圖1可知,色度去除率隨著聚合氯化鋁鐵投加量的增加而增加,當達到較佳去除效果時,其去除率分別為98.5%和71.1%;此后隨著投加量的增加,酸性大紅GR去除率反而降低,而分散藍106的去除率則未受影響。
2、初始pH對色度去除率的影響
在溫度為20℃,投加量為260mg/L下,不同pH對應的色度去除率見圖2所示。由圖2可以看出,聚合氯化鋁鐵對分散藍106和酸性大紅GR的絮凝脫色的較佳pH分別為7,6,對應的較佳去除率分別為98.5%、75.7%;并且聚合氯化鋁鐵對分散藍106較佳處理pH比較寬。
3、溫度對色度去除率的影響
選擇處理分散藍106和酸性大紅GR的聚合氯化鋁鐵投加量為260mg/L,染料廢水的初始pH分別為7和6。不同溫度下的去除率見圖3所示。有圖3可知,溫度對染料廢水的去除率的影響很小,可能是由于在此溫度范圍內,顆粒間的相互作用能以吸引能為主,能夠形成絮體。
4、機理分析
分散染料一般含有-C=O和芳香族基團,具有很低的溶解性,主要以分子的形式存在,易于被Fe(OH)x及Al(OH)x等顆粒吸附,然后通過架橋和席卷能夠很好的將其從水中去除。而活性染料一般含有-SO3-,-COO-,-OH基團,在水溶液中以近似真溶液的狀態存在,自身帶負電荷; 一方面隨著pH的降低,染料質子化作用使得其電子密度降低并且促使染料分子的自聚,由此可知,在低pH值下能取得較理想的去除率,另一方面帶負電荷的活性染料與帶正電荷的聚合氯化鋁鐵進行電中和作用并吸附于聚合氯化鋁鐵的表面,而混凝劑的較佳吸附電中性pH處于中性范圍,當pH太低將嚴重影響其混凝效果;并且當聚合氯化鋁鐵絮凝劑投加過量時,過量的絮凝劑會將染料進行包裹,從而使其形成帶正電的膠體,此時它們將會相互產生排斥而重新分散在水中再次穩定而使去除率降低;因此可知,聚合氯化鋁鐵處理分散染料主要有吸附、架橋和席卷三種機理參與,而處理活性染料主要通過電中和及架橋實現。由圖1、圖2可以看出,聚合氯化鋁鐵對酸性大紅GR較佳pH和較優去除率均低于處理分散藍106所需的較佳pH和較優去除率。
5、不同染料的初始濃度對色度去除率的影響
選擇處理分散藍106和酸性大紅GR的聚合氯化鋁鐵投加量為190mg/L,染料廢水的初始pH分別為7和6,不同染料的初始濃度對應的色度去除率見圖4所示。由圖4可以看出,隨著染料濃度的增加,酸性大紅GR的去除率降低,其濃度為50mg/L、400mg/L時的去除率分別為;而分散藍106在濃度低于200mg/L時,其色度去除率均在96%以上,隨后隨著其濃度的增加而出現降低。
另外,為了考察聚合氯化鋁鐵對不同性質染料的去除率性能,不同初始濃度下單位質量的混凝劑對染料的去除率(Q:mg染料/mg混凝劑)見圖5所示。由圖5可知,隨著染料初始濃度的增加,分散藍106和酸性大紅GR的Q值均先增加,其較大Q值分別為1.32mg/mg、0.62mg/mg,隨后酸性大紅GR的Q值出現顯著下降,在其初始濃度為400mg/L時Q值僅為0.31mg/mg,而分散藍106的Q值出現較小變化。由此可見,聚合氯化鋁鐵能有效去除分散染料,而對活性染料的去除率偏低。
6、結論
染料的去除率主要受聚合氯化鋁鐵的投加量和初始pH的影響,聚合氯化鋁鐵處理分散藍106和酸性大紅GR的較佳投加量及溫度分別為260mg/L、20℃,較佳初始pH分別為7、6,對應的較佳去除率分別為98.5%、75.7%。
聚合氯化鋁鐵處理分散藍106和酸性大紅GR的較大Q值分別為1.32mg/mg、0.62mg/mg;聚合氯化鋁鐵處理分散藍16的能力強于酸性大紅GR。