1前言

近年来,随着化纤织物的发展和印染后整理技术的进步,一些难于生物降解的有机物大量进入废水,使印染废水成为污染最严重的工业废水之一,于是仍以生化法为主的废水处理手段不能满足实际需要。针对废水情况,目前一些印染厂采用混凝沉淀和生化法联合处理,本文研究其中的混凝沉淀法。

以玉米淀粉为原料,2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)作阳离子化试剂,适量的水-乙醇混合溶剂作分散剂,利用干法合成工艺,可制备高效阳离子淀粉絮凝剂。由于少量水-乙醇混合溶剂的存在,促进了阳离子化试剂在淀粉中的扩散、渗透。同时,抑制了淀粉的胶化和阳离子化试剂的水解,取得了很好的效果。阳离子淀粉絮凝剂具有无毒、价廉、高效、适用范围广和易生物降解等优点,越来越受到人们的重视。本文对阳离子淀粉絮凝剂在印染废水处理中的应用进行了研究,结果表明,阳离子淀粉、硫酸铁和聚丙烯酰胺联用处理印染废水具有优异的脱色效果[1,2]。

2实验

2.1主要药品和仪器

玉米淀粉(工业品);2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(工业品);聚丙烯酰胺(工业品);无水乙醇(分析纯试剂);氢氧化钠(分析纯试剂);硫酸铁(分析纯试剂)。

带搅拌、控温装置的1000mL三口反应瓶;5L的不锈钢捏合机;PC22型分光光度计;79-2型磁力加热搅拌器。

2.2阳离子淀粉絮凝剂的制备

在捏合机中加入玉米淀粉550g,用一定量的水-乙醇溶液润湿,加入适量的40%NaOH溶液,室温下搅拌10min,再加入300g的GTA,室温下继续搅拌1h后,在80℃的水浴中反应2.5h,得白色固体粗产品。粗产品用含有少量乙酸的质量分数为80%的乙醇水溶液浸泡、过滤、洗涤、真空干燥,即得阳离子淀粉絮凝剂。本方法中分散剂质量占淀粉质量分数为21%,NaOH用量为8.0g。

2.3印染废水处理阳离子淀粉絮凝剂在印染废水处理中的应用

首先对阳离子淀粉絮凝剂单独处理印染废水进行了研究,然后对硫酸铁、阳离子淀粉、聚丙烯酰胺(PAM)联用处理印染废水进行了研究。印染废水取自清江印染厂,pH值为11,色度为1200倍,色泽为深红色。

2.3.1阳离子淀粉絮凝剂单独应用

用量筒量取一定量的阳离子淀粉倒入装有500mL印染废水的烧杯中,搅拌均匀后,调节pH值为一定值,在磁力加热搅拌器上快速搅拌2min,然后慢速搅拌10 min,静置沉降24h后,取上层清液测吸光度,并按下式计算脱色率(η):

η=[(ε0-ε)Pε0]×100%

式中:ε0―印染废水处理前用蒸馏水稀释4倍后测得的吸光度;

ε―印染废水处理后用蒸馏水稀释4倍后测得的吸光度。

2.3.2硫酸铁、阳离子淀粉、PAM联用用量

筒量取一定量的硫酸铁、阳离子淀粉、PAM倒入装有500mL印染废水的烧杯中,调节pH值为一定值,在磁力加热搅拌器上快速搅拌印染废水处理2min,然后慢速搅拌10 min,静置沉降24h后,取上层清液测吸光度,计算出脱色率(η)。

3结果与讨论

3.1阳离子淀粉絮凝剂单独处理印染废水

3.1.1pH值对脱色率的影响

阳离子淀粉投加量为30mgPL,改变溶液pH值进行混凝实验,分别测定脱色率,结果见表1。

由表1可见,在pH6.0～8.0范围内脱色率基本不变,阳离子淀粉用于印染废水处理pH适用范围宽,用量少,混凝效果好。

3.1.2阳离子淀粉投加量对脱色率的影响

调节废水pH值为8.0,改变阳离子淀粉投加量进行混凝实验,分别测定脱色率,结果如表2所示。

由表2可以看出,随着阳离子淀粉投加量增大印染废水脱色率提高,阳离子淀粉投加量达30 mgPL时印染废水脱色率最高,再增大阳离子淀粉投加量,则脱色率下降。阳离子淀粉作为好的絮凝剂,能使一些无机和有机物料的颗粒凝聚、沉淀,但当高分子絮凝剂添加过量时,颗粒表面被过多的絮凝剂所饱和,颗粒表面已无吸附空位而使絮凝剂失去架桥作用,同时由于高分子吸附膜的空间位阻效应使颗粒间互相排斥,颗粒又重新处于稳定分散,从而混凝效果下降。

3.2硫酸铁、阳离子淀粉、PAM联用处理印染废水

3.2.1硫酸铁投加量对脱色率影响

阳离子淀粉投加量为30mgPL,PAM投加量为4.0mgPL,改变硫酸铁投加量,调节废水pH值为8.0进行混凝实验,分别测定脱色率,结果如表3所示。

印染废水处理

由表3可知,随着硫酸铁投加量的增大脱色率提高,但超过40mgPL后脱色率基本不变,故硫酸铁投加量以40mgPL为宜。

3.2.2PAM投加量对脱色率的影响

硫酸铁投加量为40mgPL,阳离子淀粉投加量为30mgPL,改变PAM投加量,调节废水pH值为8.0进行混凝实验,分别测定脱色率,结果如表4所示。

印染废水处理

由表4可知,随着PAM投加量的增大印染废水脱色率提高,但PAM投加量超过4.0mgPL后,印染废水脱色率又下降。絮凝剂PAM在印染废水中伸展性、可扰性强,絮凝效果特别显著。但当PAM絮凝剂添加过量时,颗粒表面被过多的聚合物分子所饱和,颗粒表面已无吸附空位而使聚合物失去架桥作用。同时由于高分子吸附膜的空间位阻效应使颗粒间互相排斥,颗粒又重新处于稳定分散,所以脱色率又下降。

综合以上讨论可知,硫酸铁、阳离子淀粉、PAM联用处理印染废水具有更高的脱色率,其最佳条件是:硫酸铁投加量40mgPL,阳离子淀粉投加量30mgPL,PAM投加量4.0mgPL,在此条件下脱色率可达95%。

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4结论

以玉米淀粉与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(简称GTA)为原料,水-乙醇混合溶剂作分散剂,采用干法合成工艺,可制备高效阳离子淀粉絮凝剂。

该阳离子淀粉絮凝剂与硫酸铁、PAM复配处理印染废水混凝效果好,药剂费用低,操作简单,是一种经济有效的印染废水处理方法。实验结果表明,硫酸铁、阳离子淀粉、PAM联用处理印染废水的最佳条件是:硫酸铁投加量40mgPL、阳离子淀粉投加量30mgPL、PAM投加量4.0mgPL,在此条件下脱色率可达95%。