搅拌条件对两种染料混凝气浮去除效果的影响研究

夏红云,陈 蓉,年耀萍

(1.西南林学院环境科学与工程系,云南昆明 650224;2.云南大学生命科学学院,云南昆明 650091;3.华东师范大学资源与环境科学学院,上海 200062)

搅拌条件对两种染料混凝气浮去除效果的影响研究

夏红云1,陈 蓉2,年耀萍3

(1.西南林学院环境科学与工程系,云南昆明 650224;2.云南大学生命科学学院,云南昆明 650091;3.华东师范大学资源与环境科学学院,上海 200062)

实验以七水硫酸镁及硫酸铝钾为混凝剂,十二烷基硫酸钠为浮选剂,研究了搅拌条件对酸性大红 3R、还原深蓝 BO混凝气浮去除效果的影响。结果表明,当搅拌转速为 100r/min、搅拌时间为 10min时,混凝气浮对酸性大红 3R的去除效果较好,吸光度去除率为 67.33%,色度去除率为 69.23%;当搅拌转速为 50r/min、搅拌时间为 10min时,混凝气浮对还原深蓝 BO的去除效果较好,吸光度去除率为84.33%,色度去除率为 99.70%。

搅拌条件;染料;混凝气浮;去除率;影响

我国是印染大国,印染行业水资源消耗大,致使印染废水成为我国重要的污染源[1～3]。物化法(混凝沉淀或气浮)是目前国内工程实践中主要采用的一种技术成熟、操作管理简便、运用费用较低的印染废水处理方法[4]。在混凝沉淀或混凝气浮的处理中,铝盐混凝剂是我国使用最广泛的混凝剂[5],镁盐以其“绿色安全废水处理剂”的优点在印染废水处理方面得到广泛关注[6]。十二烷基硫酸钠是阴离子硫酸酯类表面活性剂的典型代表,它具有良好的起泡性、水溶性及在较宽的 pH值的水溶液中具稳定性的特点[7],非常适合在混凝气浮处理中做为浮选剂。在进行物化法处理时需考虑搅拌转速与搅拌时间,目的是使混凝剂溶解,迅速均匀地扩散到水中,溶解并形成胶体,并与水中的悬浮微粒接触,生成矾花。混凝沉淀及混凝气浮所需的矾花大小因为工艺的不同而要求不同,而搅拌转速与搅拌时间决定了矾花的大小。本文以可溶性染料 -酸性大红 3R和不溶性染料 -还原深蓝 BO为处理对象,七水硫酸镁及硫酸铝钾为混凝剂,十二烷基硫酸钠为浮选剂,研究搅拌转速和搅拌时间影响下混凝气浮对这两种染料的去除效果。

1 实验试剂、仪器及方法

1.1 试剂与仪器

试剂:酸性大红 3R(工业品);还原深蓝 BO(工业品);七水硫酸镁 (AR,天津市瑞金特化学品有限公司);硫酸铝钾 (AR,天津市化学试剂六厂三分厂);十二烷基硫酸钠 (CP,洛阳市化学试剂厂);氢氧化钠 (AR,汕头市达毫区精细化学品有限公司);浓硫酸 (AR,汕头市达毫区精细化学品有限公司)。

主要仪器:加压溶气气浮实验装置 (上海封浜模型厂,自制);PHS-3C型精密 pH计 (上海雷磁仪器厂);752紫外可见分光光度计 (上海精密科学仪器有限公司);ESJ120-4电子天平 (沈阳龙腾电子有限公司);DF-Ⅱ数显集热式磁力搅拌器 (金坛市杰瑞尔电器有限公司)。

1.2 模拟废水配制

酸性大红 3R模拟废水:称取 0.050g酸性大红3R,用蒸馏水溶解稀释定容至 1L。

还原深蓝 BO模拟废水:称取 0.050g还原深蓝BO,用蒸馏水溶解稀释定容至 1L。

1.3 待气浮废水的制备

酸性大红 3R待气浮废水:在一系列 1L酸性大红 3R模拟废水中分别投加 615mg/L的混凝剂硫酸镁,2mg/L的浮选剂十二烷基硫酸钠,用 NaOH和 H2SO4溶液分别调节废水 pH值为 12.00,控制转速分别为 50、100、200、300r/min,搅拌时间分别为 10min、10min、30s、30s进行搅拌,静置沉降 10min后,上清液即待气浮废水。

还原深蓝BO待气浮废水:在一系列 1L还原深蓝 BO模拟废水中分别投加 556mg/L的混凝剂硫酸铝钾,20mg/L的浮选剂十二烷基硫酸钠,用NaOH和 H2SO4溶液分别调节废水 pH值为 12.00,控制转速分别为 50、100、200、300r/min,搅拌时间分别为 10min、10min、30s、30s进行搅拌,静置沉降 10min后,上清液即待气浮废水。

1.4 气浮实验方法

如图 1所示,空气由空气压缩机通过进气阀入放有定量清水的溶气罐中,控制溶气罐压力为0.3MPa,溶气平衡 15min,每次固定将 1L待气浮废水倒入气浮柱中,打开减压阀使占待气浮废水体积分数为 30%的溶气水以 1cm/s的上浮速度通过释放头进入气浮柱中,待溶气水进入气浮柱后,控制一定的接触反应时间从出水口取样分析。

1.5 水样分析方法

酸性大红 3R水样的吸光度采用 752紫外可见分光光度计于 510nm处测得,色度采用稀释倍数法测得。还原深蓝BO水样的吸光度采用 752紫外可见分光光度计于 232nm处测得,色度采用稀释倍数法测得。

1.6去除率计算

去除率的计算按下式进行:

式中:R—去除率;

A0—原水吸光度或色度;

Ai—出水吸光度或色度。

2 结果分析

2.1 搅拌条件影响下的酸性大红 3R模拟废水去除效果

在混凝过程中,由于憎水胶体或亲水胶体的稳定性被破坏,易通过化学或物理吸附黏附在具网络结构的憎水基团上,从而桥连成疏松、含水率高的絮粒。搅拌过程使絮粒受力,而且网络结构的絮粒是柔性的胶凝物质,在受力情况下,除被吸附的刚性杂质不能变形外,其整体结构会明显变形。在气浮过程中,由于气泡和絮粒都具有憎水性,它们的比表面很大,且有剩余的自由界面能,使得它们需相互吸附而降低各自的界面能。由于混凝过程中絮粒受力变形而利于其与其他物质吸附,吸附时又会增加相互之间的接触点或面。针对相同絮粒,粘附的脱稳胶粒的多少将影响气浮时要求粘附的微气泡数量,最终影响气浮效果。

将酸性大红 3R模拟废水按 1.3和 1.4处理,将原水和出水吸光度及色度按 1.6计算去除率,得出转速和混凝气浮去除率之间的关系如图 2所示。

由图 2可见,随着搅拌转速的增加,色度去除率逐渐增加,而吸光度去除率先增加后降低。当转速较小时吸光度和色度去除率均较低,是因为此时转速带来的水力条件改变较不明显,使得带正电荷的氢氧化镁沉淀吸附带负电荷的酸性大红 3R所形成的絮体颗粒不易发生变形,最终絮体颗粒不易与更多脱稳胶粒粘附,絮体颗粒主要靠沉降去除,而气浮对其去除效果不明显。随搅拌转速增加,絮体颗粒开始受力并发生变形,从而吸附了脱稳胶粒,则其密实性和容重增大,易与气浮产生的更多微气泡粘附,同时其具有一定的剩余憎水基团,与微气泡的粘附力有一定强度,因此在气浮过程中带气絮粒的上浮性较好。故当转速为 100、200r/min时絮粒去除中气浮起了较大作用,所以此时吸光度和色度去除率均较好。当搅拌转速达到 300r/min时,转速太快使絮体颗粒受力太大,此时絮粒不是发生变形而是被打碎,使得絮粒的尺寸太小,粘附的脱稳胶粒占太多位置,使絮粒剩余的憎水基团太少,在上浮过程中不易与太多微气泡粘附,同时气泡与絮粒粘附力不强,絮粒易与气泡分离,从而影响上浮效果。故在此转速条件下吸光度去除率下降。而色度去除率上升是因为色度测定时易受光线、人为因素的影响,有一定误差存在,在此以吸光度去除率为主要分析依据。

2.2 搅拌条件影响下的还原深蓝 BO模拟废水去除效果

将还原深蓝 BO模拟废水按 1.3和 1.4处理,将原水和出水吸光度及色度按 1.6计算去除率,得出转速和混凝气浮去除率之间的关系如图 3所示。

由图 3可见,随搅拌转速的增加,吸光度和色度去除率均呈下降趋势,但下降的幅度较小。因为还原深蓝BO是一种不溶性染料,混凝过程中即可产生大量容重较大的絮体颗粒,在转速较小时絮体颗粒不变形,虽然靠气浮去除的少,但因其容重较大可迅速靠沉降除去,故吸光度和色度去除率均较大。随转速增加,虽絮体颗粒发生变形而吸附脱稳胶粒,有利于气浮,但也使得大量本可以靠沉降去除的絮粒需要靠气浮去除,而气浮对其的去除效果不如沉降,故使得吸光度和色度去除率均有所下降。随转速继续增加,气浮效果也开始下降,故吸光度和色度去除率均继续下降。

3 结论

搅拌条件对酸性大红 3R和还原深蓝 BO模拟废水的混凝气浮处理均有影响,当搅拌转速为100r/min、搅拌时间为 10min时,混凝气浮对酸性大红 3R的去除效果较好,吸光度去除率为67.33%,色度去除率为 69.23%;当搅拌转速为50r/min、搅拌时间为 10min时,混凝气浮对还原深蓝 BO的去除效果较好,吸光度去除率为84.33%,色度去除率为 99.70%。可看出,有利于气浮的搅拌条件适宜于酸性大红 3R的混凝气浮去除,而不利于还原深蓝BO的混凝气浮去除。

[1]黄华山,常向真,刘博文,等.印染废水的回用处理 [J].印染,2008,(5).

[2]晏再生,王世和,吴慧芳,等.缺氧污泥颗粒对印染废水的脱色机理分析 [J].安全与环境工程,2008,15(1).

[3]罗昊进,谭立国.印染废水处理新技术 [J].工业水处理,2008,28(3).

[4]郑广宏,夏邦天,许璟.光化学氧化技术处理印染废水研究进展 [J].水处理技术,2008,34(2).

[5]王敏,童芳华.铝盐混凝剂的研究进展 [J].江西化工,2005,(2).

[6]姚晓亮,林金清,周峰,等.镁盐复合混凝剂应用于活性染料印染废水脱色的实验研究 [J].环境污泥治理技术与设备,2006,7(2).

[7]巩育军,薛元英,王升文.泡沫分离法纯化十二烷基硫酸钠的研究 [J].化学世界,2000,(12).

Study on Influence of Stirring Condition on Removal Results of Two Kinds of Dye in Coagulation Floatation Treatment

XIA Hong-yun1,CHEN Rong2,NIAN Yao-ping3
(1.Department of Environmental Science and Engineering of Southwest Forestry College,Kunming Yunnan 650224 China)

The effects of stirring condition on removal efficiency of acid red 3R and vat dark BO in coagulation floatation treatment are studied by using magnesium sulfate heptahydrate and sluminum sulfate as coagulant agent and sodium dodecyl sulfate as floatation agent.The results show that removal efficiency of acid red 3R is good in coagulation floatation treatment when agitation speed is 100r/min and stirring time is 10min with removal rate of absorbance and color attain 67.33%and 69.23%respectively.The removal efficiency of vat dark blue BO is good in the same condition when agitation speed is 50r/min and stirring time is 10min with removal rate of absorbance and color attain 84.33%and 99.70%respectively.

stirring condition;dyes;coagulation floatation;removal rate;effect

X703

A

1673-9655(2010)01-0008-03

2009-07-13

云南省教育厅科学研究基金项目 (08Y0201);西南林学院面上基金 (200520M)。

夏红云 (1974-),女,云南丽江人,讲师,硕士,研究方向为水污染控制。