工业印染废水排放中脱色实验的研究

朱守诚 武艳* 邓瑞

（1合肥市东方美捷分子材料技术有限公司 安徽合肥 230088 2合肥工业大学资源与环境工程学院 安徽合肥 230009）

由于工业化、城镇化进程加快，我国水资源紧缺、分布极不平衡，地表水、地下水污染日趋严重，已成为建设美丽中国、经济可持续发展、社会和谐发展的制约因素,日趋严重的水污染更加重水资源的短缺[1][2]。据调查统计，印染行业是工业废水排放大户，全国印染废水每天排放量为3×106～4×106m3[3]。印染废水中含有高浓度的有机物且具有色度高、无机盐含量高、成份复杂、可生化性差、脱色困难等特点,因此难以采用常规的方法进行治理[4]。印染废水所含有机物中包含多种具有生物毒性或导致“三致”性能的有机物[5]，一度成为工业污水处理的难题，也是当前国内外水污染控制领域急需解决的一大难题[6]。

本研究采用化学絮凝的方法对模拟印染废水进行脱色实验研究。本研究选用的絮凝脱色剂为合肥东方美捷分子材料技术有限公司独家专利生产的高分子脱色聚合物colorclearMT系列脱色剂（MT1和MT2）和高效脱色净化聚合物的复配物waterclearF4系列脱色剂（F41和F42）。

1 实验材料与方法

1.1 脱色材料

colorclearMT系列脱色剂是由东方美捷分子材料技术有限公司研发生产的可应用于有色废水脱色处理的脱色剂,可以被应用于纺织、印染、造纸等行业企业污废水的处理，适用于含活性、酸性、分散染料、增白剂、油脂、水溶性浆料、树脂、重金属离子的污废水的脱色。waterclearF4系列脱色剂主要应用于印染厂或染色工业污水的脱色净化处理，也可以用于纺织、印染、造纸、养猪场等行业污废水的处理，适用于含活性、酸性、分散染料、增白剂、油脂、水溶性浆料、树脂、重金属离子、有机质等的污废水的脱色絮凝。

1.2 实验设计

首先将四种脱色剂配制成1%浓度的溶液，然后分别取0.05ml、0.15ml、0.25ml、0.35ml、0.5ml、0.75ml、1.00ml、1.25ml1.50ml和2.00ml1%脱色剂溶液加入50ml模拟印染废水。按照这样加入后，脱色剂在50ml模拟废水中的浓度梯度为：0.01g·L-1、0.03g·L-1、0.05g·L-1、0.07g·L-1、0.1g·L-1、0.15g·L-1、0.2g·L-1、0.25g·L-1、0.3g·L-1和0.4g·L-1。加入脱色剂后搅拌均匀并静置反应30min。然后分别过滤，按照国标稀释倍数法测定其色度。通过加入0.01mol/L的Hcl和NaOH溶液将50ml模拟印染废水初始pH值按照3、4、5、6、7、8、9、10和11的梯度调节，分别加入四种脱色剂，搅拌均匀后静置反应30min，然后分别过滤测定其色度。

1.2.1 废水水质

以自行配制的模拟有色印染废水作为实验处理对象。模拟印染废水外观颜色呈蓝色，主要包含深蓝色活性染料，初始磷含量为1.8～3.0mg·L-1，pH=7～9，初始色度为80倍，反应在15℃温度下进行。

1.2.2 实验材料与设备

脱色剂：MT1、MT2、F41、F42，PH计，三角锥形瓶、50ml具塞比色管、25ml具塞比色管。

2 结果与讨论

2.1 MT1投加量对其脱色效果的影响

本研 究采用0.01g·L-1、0.03g·L-1、0.05g·L-1、0.07g·L-1、0.1g·L-1、0.15g·L-1、0.2g·L-1、0.25g·L-1、0.3g·L-1和0.4g·L-1的十个梯度加入1%浓度的MT1，脱色剂MT1浓度与对模拟废水进行脱色处理后脱色率的影响如图1所示。

由图1可见，随着MT1浓度的逐渐增大，脱色率由31.25%大幅提高，效果最好时脱色率可达到100%；当浓度达到0.1g·L-1时，MT1处理模拟废水的脱色率可一直维持在100%。由此可以分析出，当脱色剂MT1浓度达到0.1g·L-1以上，MT1与活性染料分子的絮凝反应达到稳定状态。虽然稀释倍数法存在一定程度偏差，但从肉眼的角度观看此时的模拟废水已被完全脱色。因此使用脱色剂MT1对该模拟废水进行脱色处理时，在同样的反应条件下其最适浓度为0.1g·L-1。

图1 MT1 浓度对脱色率的影响

2.2 MT2 投加量对其脱色效果的影响

本研 究采用0.01g·L-1、0.03g·L-1、0.05g·L-1、0.07g·L-1、0.1g·L-1、0.15g·L-1、0.2g·L-1、0.25g·L-1、0.3g·L-1和0.4g·L-1的十个梯度加入1%浓度的MT2，脱色剂MT2浓度与对模拟废水进行脱色处理后脱色率的影响如图2所示。

图2 MT2 浓度对脱色率的影响

由图2可见随着MT2浓度的逐渐增大，脱色率由12.5%大幅提高，效果最好时脱色率可达到100%；当浓度达到0.07g·L-1时，MT2处理模拟废水的脱色率可一直维持在100%。由此可以分析出，当脱色剂MT2浓度达到0.07g·L-1以上，MT2与活性染料分子的絮凝反应达到稳定状态。虽然稀释倍数法存在一定程度偏差，但从肉眼的角度观看此时的模拟废水已被完全脱色。因此使用脱色剂MT2对该模拟废水进行脱色处理时，在同样的反应条件下其最适浓度为0.07g·L-1。

图3 F41 浓度对脱色率的影响

2.3 F41投加量对其脱色效果的影响

本研 究采用0.01g·L-1、0.03g·L-1、0.05g·L-1、0.07g·L-1、0.1g·L-1、0.15g·L-1、0.2g·L-1、0.25g·L-1、0.3g·L-1和0.4g·L-1的十个梯度加入1%浓度的F41，脱色剂F41浓度与对模拟废水进行脱色处理后脱色率的影响如图3所示。

由图3可见随着F41浓度的逐渐增大，脱色率由18.75%有所提高，效果最好时脱色率可达到100%；当浓度达到0.3g·L-1时，F41处理模拟废水的脱色率可一直维持在100%。由此可以分析出，当脱色剂F41浓度达到0.3g·L-1以上，F41与活性染料分子的絮凝反应达到稳定状态。虽然稀释倍数法存在一定程度偏差，但从肉眼的角度观看此时的模拟废水已被完全脱色。因此使用脱色剂F41对该模拟废水进行脱色处理时，在同样的反应条件下其最适浓度为0.3g·L-1。

2.4 F42投加量对其脱色效果的影响

图4 F42 浓度对脱色率的影响

本研究采用0.01g·L-1、0.03g·L-1、0.05g·L-1、0.07g ·L-1、0.1g ·L-1、0.15g ·L-1、0.2g ·L-1、0.25g·L-1、0.3g·L-1和0.4g·L-1的十个梯度加入1%浓度的F42，脱色剂F42浓度与对模拟废水进行脱色处理后脱色率的影响如图4所示。

由图4可见随着F42浓度的逐渐增大，脱色率逐渐提高，效果最好时脱色率可达到100%；当浓度达到0.2g·L-1时，F42处理模拟废水的脱色率可一直维持在100%。由此可以分析出，当脱色剂F42浓度达到0.2g·L-1以上，F42与活性染料分子的絮凝反应达到稳定状态。虽然稀释倍数法存在一定程度偏差，但从肉眼的角度观看此时的模拟废水已被完全脱色。因此使用脱色剂F42对该模拟废水进行脱色处理时，在同样的反应条件下其最适浓度为g·L-1。

2.5 模拟废水初始pH 对脱色效果的影响

由上述实验结果得出：脱色剂MT1适宜投加量为0.1g·L-1；脱色剂MT2适宜投加量为0.07g·L-1；脱色剂F41适宜投加量为0.3g·L-1；脱色剂F42适宜投加量为0.2g·L-1。本研究通过设置模拟废水初始pH值为3、4、5、6、7、8、9、10和11这 九 个 梯度，四种脱色剂分别按照其各自的适宜投加量投加。模拟废水初始pH条件对脱色处理后脱色率的影响如图5所示。

由图5可见，虽然四种脱色剂在不同的初始pH条件下对模拟废水的脱色效果各有不同，但在其脱色率在酸性和碱性的条件下都有明显的下降。

图5 模拟废水初始pH 对脱色效果的影响

3 结果与讨论

3.1 脱色剂MT1对本研究中模拟废水的适宜投加量为0.1g·L-1，适宜初始pH值为6～10；絮凝时间30min，室温15℃条件下，脱色剂MT1对模拟废水的脱色率最高可达100%；脱色剂MT2对本研究中模拟废水的适宜投加量为0.07g·L-1，适宜初始pH值为7～10，相同条件下，MT2脱色率最高可达100%。

3.2 脱色剂F41对本研究中模拟废水的适宜投加量为0.3g·L-1，适宜初始pH值为6～9；絮凝时间30min，室温15℃条件下，脱色剂F41对模拟废水的脱色率最高可达100%；脱色剂F42对本研究中模拟废水的适宜投加量为0.2g·L-1，适宜初始pH值为6～10；相同条件下F42脱色率最高可达100%。

3.3 根据上述结论分析，在脱色效果相当的情况下，脱色剂的投加量越小，脱色处理后产生的絮凝泥渣量就越少；而且也减少了脱色剂的使用量，节约了成本。脱色剂MT2的适宜投加量为0.07g·L-1，在四种脱色剂适宜投加量中为最小，因此本研究将脱色剂MT2优选为脱色效果较好的脱色剂。

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[3]王俊峰,赵英武,毛燕芳.我国印染废水处理概况及研究进展[J].中国环保产业2012,4:30-33.

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[5]黄常盾,杨西昆,汪凯明,印染废水[M].北京:纺织工业出版社,1987.

[6]李强.新型固定漆酶复合载体的合成及降解染料的研究[D].南京:南京林业大学林产化学加工工程系,2006.