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      陽離子型PANUPAC復合絮凝劑對活性染料廢水的脫色作用

      放大字體  縮小字體 發布日期:2013-10-11  瀏覽次數:571
      核心提示:在印染廢水處理過程中,化學絮凝是十分關鍵的步驟。其機理一般認為是通過壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋和網捕等作用脫穩,形
       在印染廢水處理過程中,化學絮凝是十分關鍵的步驟。其機理一般認為是通過壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋和網捕等作用脫穩,形成絮團,再沉淀分離,從而達到凈化的目的[1]。自從20世紀6o年代聚合氯化鋁[PAC]問世以來。由于它比傳統無機絮凝劑如硫酸鋁、氯化鐵的性能優越,得到廣泛應用。但是,它的相對分子質量和粒度大小以及絮凝、架橋能力仍比有機絮凝劑差得多[2-3]。近年來,利用無機/有機高分子復合絮凝劑進行印染廢水的絮凝處理已逐漸成為國內外的研究熱點之一。與無機絮凝劑相比,有機高分子絮凝劑具有絮凝速度快,用量少,受pH及溫度影響小等優點。本文將采用聚合氯化鋁/聚丙烯酰胺(PAM)復合絮凝劑對活性染料廢水進行絮凝脫色研究,并分析絮體的微觀形貌以探討其作用機理。

      1  實驗

      1.1 材料與儀器

      染料活性紅EF一6B(上海染化八廠);聚合氯化鋁PAC(上海未來水處理有限公司);聚丙烯酰胺PAM[上海未來水處理有限公司生產,w(固體份)>88% ,1 s/L的黏度3.6~4.1 cps],不同型號的PAM 陽離子度分別是:PAM一1為20%,PAM一2為40% ,PAM一3為50% ,PAM一4為100% ;其他試劑均為AR。

      721分光光度計(上海精密科學儀器有限公司);JB90D精密電動攪拌器(江蘇金壇榮華儀器制造有限公司);JSM一6360型掃描電子顯微鏡(SEM)。

      1.2  方法

      標準曲線的確定:在波長為540 nm時,測定不同質量濃度的活性紅染料模擬廢水的吸光度,繪制標準曲線,得到吸光度與廢水中染料質量濃度之間的表達式為:Y=0.02212+0.01453X,(R=0.99954) (1)

      式中:y-吸光度; 一活性紅的質量濃度(mg/L)。

      絮凝實驗:取500 mL質量濃度為100 ms/L的模擬活性紅染料廢水,先后加入不同質量濃度的的PAC,快速攪拌2min后加入PAM,繼續快速攪拌2 min后,緩慢攪拌10 min,靜置20 min。取上層清液測定吸光度,利用標準曲線根據式2計算脫色率。

      脫色率(%)=(p0-ρi)/ρ0×100 (2)

      式中:ρ0--廢水中活性紅的初始質量濃度(ms/L);ρi 一測試樣品中活性紅的質量濃度(mg/L)。

      絮體微觀形貌的觀察:將在上述絮凝實驗中得到的絮體沉淀抽濾后置于常溫下自然風干。在干燥后的試樣表面噴金后用SEM觀察其微觀形貌并拍照。

      2  結果與討論

      2.1 pH對脫色性能的影響

      用氨水調節模擬廢水的pH,投加300 ms/L PAC進行絮凝脫色。測定并計算pH與脫色率的關系。

      pH=7.42時,PAC對染料廢水具有最佳的脫色效果??梢酝茰y在ll~pH條件下,更有利于膠體的脫穩,聚沉。因此,在后續實驗中均預先將呈弱酸性的模擬廢水的pH調節至7.42。

      2.2  陽離子型PAM 的質量濃度對復合絮凝劑絮凝性能的影響

      分別將不同編號的陽離子型PAM與PAC復合,結果表明,復合絮凝劑的脫色率普遍高于單純的PAC。僅以PAM一1(陽離子度為20%)與PAC復合后的絮凝性能與單純的PAC相比較為例。

      投加量是評價絮凝劑性能的重要指標之一。在達到相同處理效果的前題下,盡量降低投加量是降低成本的重要手段。結果表明,脫色率達90%以上時,加入P(PAM)=1~2ms/L即可將PAC的用量從150 mg/L減少至100 mg/L。而p(PAM) =1~2 mg/L復合以P(PAC):150 mg/L可達到接近100% 的脫色效果。同時發現,加入p(PAM)=1 ms/L與P(PAM)=2 ms/L的曲線變化趨勢一致,并且脫色效果相當。這是因為過多的PAM會導致大分子的橋聯卷掃作用相互影響。發生抑制,無法完全發揮架橋作用。

      2.3 陽離子型PAM 的離子度對復合絮凝劑絮凝性能的影響

      在不同的PAC質量濃度條件下,將不同離子度的PAM與PAC復合后進行脫色實驗。PAM的陽離子度對脫色率的影響。

      當P(PAM)=1 mg/L,P(PAC)<150 mg/L時,隨著陽離子度的增加脫色率逐漸下降,P(PAC)>150 mg/L時則在50% 陽離子度時出現峰值;當p(PAM)=2 mg/L,P(PAC)=50 mg/L時,隨著陽離子度的增加脫色率逐漸下降,P(PAC)>50 mg/L時則同樣在50% 陽離子度時出現峰值。出現這些現象的原因是:加人PAC后廢水中的膠體由于電中和的作用而脫穩形成細小的礬花,再加入陽離子型PAM可以進一步中和膠體表面的負電荷,并且發揮吸附架橋作用,使得礬花體積增大易于快速下沉,達到良好的脫色效果。但是過多的陽離子會導致在中和了膠體中的負電荷后仍有多余的正電荷,部分膠體顆粒則會因電荷排斥而重新分散穩定,使脫色效果下降。在陽離子度過高時這種現象更加明顯[4-5]。

      2.4  不同絮凝劑作用下絮體的電鏡特征

      比較未加人與加人陽離子型PAM所形成的絮體微觀形貌可以發現,在PAC單純的電中和作用下,絮體呈現較為平坦的均勻的連續絮狀形態。加人陽離子型PAM后,由于PAM分子鏈的橋聯卷掃作用,使得絮體具有起伏不平的鏈網狀結構,絮體中存在有孔洞,呈現出不連續的棒條狀形態[6],見圖4。

      3  結論

      (1)將陽離子型PAM與PAC復合用于印染廢水的脫色處理,可達到接近100% 的處理效果。加人P(PAM)=1mg/L可將PAC的用量從150 mg/L減少至100 mg/L。

      (2)在不同的PAC質量濃度條件下,脫色性能與PAM陽離子度的關系呈現不同的變化規律。PAM 陽離子度為50% 時,脫色率可達到90% 以上,過多的陽離子會導致膠體顆粒重新穩定。

      (3)PAC作用下絮體呈現連續的絮狀形態。加入陽離子型PAM后絮體具有起伏不平的鏈網狀結構。

      參考文獻:

      [1] 湯心虎,黃秀微,劉佩璇,等,無 有機復合絮凝劑對印染廢水脫色的研究[J]水處理技術,2001,27(5):267—270.

      [2] Brian A,Jane B.Soluble polymers in water of purification[J].Prog Polym Sci,1995,20(6):1014—1016.

      [3] 高寶玉,于慧,韓尚富,等.聚硅氯化鋁混凝劑除油效果的試驗[J].上海環境科學,1998,17(8):26—3O.

      [4] 顧學芳,張躍軍,陳偉忠,等,陽離子絮凝劑PDA的合成與應用研究[J].工業水處理,2001,21(1):22—25,

      [5] TangHX,Luan Z K',WangD s,et a1.Compositeinorganicpolymer flocculants [J]. Chemical Water and WastewaterTreatment,1995,25(4):1241—1245.

      [6] 劉和清,汪鳳珍,袁天佑,等.聚硅酸鋅絮凝劑的電鏡特征和絮凝效果[J],環境化學,2001,20(2):179—184

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