有研究表明,目前工業生產及廢水處理中所用的化學絮凝劑存在潛在的危害。與傳統的化學絮凝劑相比,天然高分子絮凝劑具有原料來源廣泛、價格低廉、無毒、易于生物降解、無二次污染等特點,受到了國內外眾多研究者的重視和關注,國外已經有不少商品化產品。
沙蒿屬于菊科植物,在我國東北與西北沙漠地帶廣為分布,種子資源非常豐富。沙蒿籽營養豐富,含有脂肪、粗蛋白、淀粉及膠質等,對生物無毒副作用,且沙蒿膠的相對分子質量很大,分子間按一定的取向連成碩長的分子“鏈”,形成纖維狀締狀結構,具備了優良高分子絮凝劑的基本特性。之前的研究結果表明,沙蒿籽水浸液對高嶺土懸濁液的絮凝處理效果良好,可以作為天然高分子絮凝劑應用于水處理中。
水性油墨廢水具有CODCr濃度高、色度高、濁度高的特點,是一類難生物降解的工業廢水。開發經濟、高效的水性油墨廢水處理技術已成為水污染治理領域研究的重點和熱點。本研究采用沙蒿籽水浸液絮凝處理水性油墨廢水,初步探討了反應pH 值、沙蒿籽水浸液投加量對水性油墨廢水色度和CODCr去除率的影響,以期為沙蒿籽在廢水處理中的研究開發和工業應用提供參考。
1 材料與方法
1.1 試驗儀器與試劑
AUY220 電子分析天平,高速萬能粉碎機,JJ-3C 六聯電動攪拌器,JJ-1 精密增力電動攪拌器,721 型分光光度計,pHS-3C 型精密pH 計,101-2 型電熱鼓風干燥箱,CTL-2 型化學需氧量速測儀。
濃H2SO4(分析純),NaOH(分析純),鄰苯二甲酸氫鉀(優級純),HgSO4(分析純),重鉻酸鉀(分析純),鉬酸銨(分析純),Ag2SO4(分析純)。
1.2 油墨廢水
試驗用水來源于西安市某水性油墨生產企業,該廢水呈紫紅色,不透明,有強烈的堿臭,主要污染物是親水性顏料、丙烯酸樹脂以及石蠟等添加劑。廢水水質檢測結果如表1 所示。
1.3 試驗方法
(1)沙蒿籽絮凝劑的制備
沙蒿籽(產于毛烏素沙漠)風干后,去雜、粉碎、過60 目篩,得到沙蒿粉。稱取0.500 0 g 沙蒿粉,加入100 mL 50 ℃的蒸餾水中,在恒溫水浴中強力攪拌10 min 后,用2 層醫用紗布過濾,除去不溶物,得到質量濃度為2.5 g/L 的沙蒿籽水浸液。
(2)絮凝試驗
量取100 mL 廢水于燒杯中,調節廢水的pH值,再加入適量的沙蒿籽水浸液。絮凝試驗在六聯攪拌機上進行,攪拌,靜置沉降30 min,測定上清液的色度和CODCr濃度,先得出絮凝試驗的最佳pH 值條件,再確定沙蒿籽水浸液的最佳投加量。
1.4 分析方法
各水質指標的測定按文獻[13]進行:CODCr采用密閉快速催化氧化法;色度采用稀釋倍數法; SS采用重量法; pH 值采用玻璃電極法。
2 結果與討論
2.1 pH 值對絮凝效果的影響
調節水性油墨廢水的pH 值分別為3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0,加入1 mL 沙蒿籽水浸液,攪拌均勻,靜置30 min 后測定上清液的CODCr濃度和色度,其結果如表2 所示。
靜置30 min 后發現,當pH 值≥ 6.0 時,溶液未分層,仍呈均勻紫紅色,故沒有對其CODCr濃度和色度進行測定。當pH 值≤ 5.0 時,溶液出現明顯的分層現象,并且上清液中看不到懸浮物。試驗結果表明,pH 值為4.0 和5.0 時的色度去除率較pH 值為3.0 時高,這可能與酸度過低導致水性油墨的穩定性增強有關[14]。pH 值為3.0 ~ 5.0 時,其變化對水性油墨廢水的CODCr去除率影響不大。表2 中的數據表明,pH 值為4.0 時,色度和CODCr的去除效果最好,去除率分別可以達到99.5% 和89.2%。因此,絮凝效果以pH 值為4.0 時最佳。
2.2 絮凝劑投加量對絮凝效果的影響
絮凝劑投加量的多少關系到水性油墨廢水的處理效果和成本。在室溫條件下,pH 值為4.0 的水性油墨廢水中,沙蒿籽水浸液的投加量分別為1、2、3、4、5 mL,攪拌,反應完成后靜置30 min,取上清液測其色度和CODCr濃度。絮凝劑投加量對絮凝效果的影響如圖1 和圖2 所示。
由圖1、圖2 可知,添加了沙蒿籽水浸液后,廢水中CODCr和色度的去除率要比單純采用酸沉降時高。絮凝效果隨著沙蒿籽水浸液投加量的增加而提高,當投加量達到一定值時去除率出現峰值,繼續增加投加量,絮凝效果反而下降[15]。在沙蒿籽水浸液投加量為2 mL 時,色度和CODCr的去除率均達到最高,分別為99.6%和91.4%,色度可由150倍降低到30 倍,CODCr的質量濃度可由2 308 mg /L 降低到1 261 mg/L。因此,沙蒿籽水浸液的最佳投加量為2 mL。
3 結論
采用沙蒿籽水浸液對水性油墨廢水進行絮凝處理,結果表明,在室溫條件下,當pH 值為4.0,沙蒿籽絮凝劑的投加量為2 mL/100 mL[廢水]時,沙蒿籽水浸液對水性油墨廢水的處理效果良好,可以大幅度降低廢水的CODCr濃度和色度,去除率均可以達到90%以上。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。
沙蒿籽水浸液絮凝處理水性油墨廢水可有效降低廢水中的污染物濃度,將其作為生物處理工藝的前置處理工藝,可提高生物處理工藝的穩定性和出水水質,具有一定的推廣應用價值。