（环境工程专业论文）高铁酸钾预处理印染废水的研究.pdf

行，再者产生的污泥量少，易于处理处理，另外，高铁酸钾处理废水费用低廉， 由此得出，高铁酸钾预处理印染废水是司：行的。 关键词：高铁酸钾制备降c o d 脱色可行性研究 s t u d yo fp r e t r e a t i n g p r i n ta n dd y e i n gw a s t e w a t e r b y 琴e 菰飘a 王e a b s t r a c t p r i n ta n dd y e i n gw a s t e w a t e ri sd i f f i c u l tt ot r e a tb e c a u s eo f i t ss t r o n gc h r o m a ， c o m p l i c a t e dc o m p o n e n t ，a n dh i g h c o n c e n t r a t i o no fc o d 。c o a g u l a t i o ni sa n e f f e c t i v e w a yt ot r e a ti t b u ti t ss h o r t c o m i n gi s s u b s t a n t i a ld o s a g eu s i n gi nr e a g e n t ，b u l k y s l u d g ep r o d u c t i o n + t o f o n das o r to f s i m p l e ，e c o n o m i e a i ，a n de f f i c i e n tr e a g e n t t h a tc a n s o l v e t h o s ep r o b l e m si sa b r e a k t h r o u g h f e r r a t e a 删r e a g e n t t h a th a sm a n i f o l df u n c t i o n ss u c h a s o x i d a t i o n , c o a g u l a t i o n ，a n ds oo n ，i sm u c hp o t e n t i a li nw a s t e w a t e rt r e a t m e n t m a n y r e s e a r c h e r s h a v ed o n eal o to fw o r kb yu s i n gi t i nw a s t e w a t 样t r e a t m e n t i ti so fp i o n e e r i n g m a g n i f i c e n tb yu s i n gf e r r a t ei np r i n ta n dd y e i n g w a s t e w a t e r a n di tw i l la l s oe x p a n d w a s t e w a t e r - t r e a t i n gs c o p e e x p e r i m e n tt e s t i f i e d t h a ti ti sf e a s i b l eb y u s i n gf e r r a t ea sa p r e t r e a t m e n tr e a g e n t i nt r e a t i n gp r i n ta n d d y e i n g w a s t e w a t e r i nt h i sp a p e rv a r i o u sc o n d i t i o n sw e r ee x p e r i m e n t e di np r e p a r a t i o no ff e r r a t eb y h 麓p o c h l o r i t e ，b a s e do uw h i c h ab e t t e rp r e p a r a t i o nm e t h o d , c h e m i c a lo x i d a t i o na n d e l e c t r o l y s i s ，w a sb r o u g h tf o r t h w i t hc o m p a r i s o n ，t h e c o n c l u d ew a st h a tc h e m i c a l o x i d a t i o na n d e l e c t r o l y s i s w a sm u c hb e t t e rt h a nc h l o r - o x i d a t i o nf o ri t s h i g h p m d u c t i v i 钒h i g hp u r i t yi np r o d u c t s ，a n de c o n o m i c a l ，a n d l e s sp o l l u t i o n t h er e s e a r c hi n d i c a t e dt h a tf e r r a t ec a nr e d u c eap a r to fc o d s o m eg i a n t m o l e c u l e , e s p e c i a l l yt h o s ew h i c h w e l - ed i f f i c u l tt or e d u c e ，c o u l db ed e c o m p o s e di n t o s m a l lm o l e c u l e ，t h u sr e d u c et h ec o n c e n t r a t i o no fc o d g e n e r a l l ys p e a k i n g ，t h em o r e d o s a g e t h ef e r r a t ew a s p u ti n ，t h e b e t t e re f f e c tw ec o u l d g e t 。 a st ot h ec h r o m a , f e r r a t ec o u l db r e a ko f fd o u b l eb o n d so f c h r o m a - m o l e c u l e si n s o l u b l es t a t e a tt h es a m et i m ei tc o u l dc u ts h o r tt h eb o n d sc o m b i n i n gh y d r a u l i c sp a r t s a n dc h r o m a ，w h i c hc o u l db u i l d u pa l i e - h y d r a u l i c ss ot h a tt ob ec o a g u l a t e de a s i l yi n n e x ts t e p t h ep r o d u c t i o no ff e r r a t ew a sf e 3 + w h i c hh y d r o l y z eq u i t ee a s i l y t h e o u t c o m eo fh y d r o l y z ei sf l o c c u l e n tt h a tc o u l dr e m o v ea l i e - h y d r a u l i c sa n dg i a n t m o l e c u l ee f f e c t i v e l yb ys e d i m e n t a t i o n p r e o x i d a t i o nb yf e r r a t ec o u l de l l h l m c ec o a g u l a t i o ne f f c c t 。i nt h e e x p e r i m e n t 。 m u c h h i g h e rr e s u l t sc o u l d b ea c h i e v e db y u s i n g f e r r a t ea sac o a g u l a t i o n - a i d i n gr e a g e n t f o ra l u mt l l a l lu f i n gf e r r a t eo ra l u ma l o n ei nt h es a m es t r e n g t h f i n a l l y , w ed i dt h es t u d yo ff e a s i b i l i t yo fp r e t r e a t m e n tb yf e r r a t e i np r i n ta n d d y e i n gw a s t e w a t e nb e c a u s ei t w i l ln o ti m p a c tt h eb i o l o g ys y s t e m ，b u tb ea b l et o r e m o v ep a r t so f h e a v ym e t a l ，p r o d u c el e s ss l u d g e ，a n dm o l ee c o n o m i c a lt h a no t h e r r e a g e n t s ，i ti sf e a s i b i l i t y m a j u n m e i ( e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g ) s u p e r b i s e db y ：w a n gy o n g h u i x u e g a n g k e y w o r d ：p r i n ta n d d y e i n g w a s t e w a t e rf e r r a t e p r a p a r a f i o n r e d u c ec o dd e c o l o r i z a t i o n f e a s i b i l i 啦r e a s e r c h 驸谗一： 袭华大学学梭论文漂剑性声明 零a 粼黎声穗：貔侮寄学术邀德，祭避严谨攀魏。爨曼交游学鼓论文，楚本a 在导爝豹 撵静下，独我进撑研究王挥掰联褥的藏强。除空中己明确注明釉引耀国内鸯抖，本涎文不包 禽谯露其熊巾凡域集体已经发裘藏撰写道的搀捺及谶果豹内嚣。论文海本人潦鑫撰霉，裁对 蘼驾的内容窥爨，势先垒意强列本声嘲豹按霉旗果融本人承担。 ， 举链潦义捧蠹整喾：参爹孳争 疆麓：婶哮年f b 秀# 鑫 附件二： 东华大喾学位论文版权使灞授权书 学位论文作者突套了群攀校套美僚辫、嫠擐学篷豫文的燕定，同意掌校僳驽菸恕犀家 有关部门或机构送交论文的蓊印件和电子版，允许论文被齑阅或储阅。本八授权东牮大学可 娃掩本学位论文的全都或部分悫容续入眷关数擐瘘进行检索t 可默聚题影印，接露或按搀等 复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年船酸后适用本敝权书t 本学饿论文属予 不保密口。 攀短谂交终者签褒： 劳稚， 鑫麓：劲f 凋拓基 指辱教爨签名：f ， l 霹麓：歹舻；年| z 薅 警露 | 留 e 磐 高铁酸钾预处理印染废水的研究 第一部分绪论 第一章概述 我国是水利资源比较丰富的国家，全国地面水径流量为2 6 万亿年，占世 界第六位，但是按人头计算的径流量仅为2 7 0 0 m 3 人，比许多国家低。虽然如此， 我国浪费和破坏水资源的情况还是相当严重，仅工业污水每天排放量就高达 8 0 0 0 万吨，若不加处理任意排放，将使水源受到不同程度的污染。 纺织工业作为最早以解决人类穿着问题为主的行业，在过去的世纪里得到了 空前的发展。2 0 世纪9 0 年代以前，纺织工业成为是许多大中城市的支柱产业。 上海是纺织工业发展的前沿和重要基地，据1 9 8 5 年统计，该市纺织工业的职工 人数为5 0 万，工业总产值为1 4 7 亿元，占全国纺织工业的1 5 3 3 ，占全市工 业产值的1 7 7 。近几年，虽然纺织工业受其它工业的冲击，已失去了其主要 经济地位，但是仍然是该市的重要产业，据2 0 0 0 年统计，该市生产的化学纤维 4 7 1 5 万吨，纺织1 4 9 5 万吨，织布3 3 4 亿米，试制品2 2 1 4 8 3 万米，呢绒1 5 4 9 3 3 万米，毛线5 4 7 3 吨，销售总产值及新产品产值达2 5 3 3 0 亿元。 纺织工业在生产发展的同时，必然带来一定的环境污染问题。在整个纺织工 业中要算水、气、噪声的污染最为严重，尤其是废水。据最新资料统计，我国每 年污水排放量为3 9 0 亿吨，其中工业污水占5 l ，并以l 的速率逐年增长，而 纺织印染行业占重工业废水排放量的3 5 。我国是纺织印染业第一国，因此印 染废水已成为当前最主要的水体污染源之一。就上海来说，如果单位产品取水量 规定为：纺纱为2 0 0 m 3 吨，织布3m 3 百米，棉纺印染5 5m 3 百米，人造纤维 3 0 0m v 吨，合成纤维2 7 0m 3 吨，服装2 1 0m y 万件，则上海一年取水量为1 7 4 亿吨。如果排放纺织废水是取水量的8 0 ，这上海市一年排放纺织废水为1 3 9 亿吨，这无疑给黄浦江、苏州河及上海周边水域水体带来沉重负担。 1 1 印染废水来源 据统计，目前在棉、毛、丝、麻各类天然纤维中，以棉为主加工成的棉织物 量占天然织物总量的8 5 以上“1 ，是数量最大的一种产品，所以在论文的论述( 包 括后面的实验) 中以棉印染厂废水为主。 高铁酸钾预处理印染废水的研究 我们要了解印染废水来源，首先要知道棉织物产品的印花和染色工艺，该工 艺流程如图1 - 1 。 水棒碱沓烧碱杏烧碱水i 染料助剂 ，t， 胚布斗烧毛斗退；煮练斗丝光染t 色斗整理成品 炼漂废水j l _ jl 卜印花废水 图1 - 1 纯棉或棉纺织物染色生产工艺 下面具体分析各印染工序的废水特点。 1 1 1 退浆废水 退浆是织物煮炼之前的化学处理过程，它不仅能去除原布的浆料，而且还能 去除原布上的天然杂质。退浆废水水量较小，但污染浓度高，其中含有各种浆料、 浆料分解物、纤维屑、淀粉碱和各种助剂。废水呈碱性，p h 值为1 2 左右。上浆 以淀粉为主的( 如棉布) 退浆废水，其c o d 、b o d 值都很高，可生化性较好， 上浆以聚乙烯醇( p v a ) 为主的( 如涤棉纺纱) 退浆废水，c o d 高而b o d 低， 废水可生化性较差。 1 1 2 煮炼废水 煮炼工序是指用热碱液和表面活性剂( 如肥皂) 去除纤维中的棉蜡，油脂， 果胶等杂质。煮炼废水水量大，含纤维素，果酸，蜡质，油脂，碱，表面活性剂， 含氮化合物等污染物，其主要废水特征是：碱性高，p h 值一般在1 2 以上，温度 可达5 0 9 0 c ，色度深而且有机物悬浮物和总固体量都高。 1 1 3 漂白废水 漂白是利用漂白剂( 氧化剂或还原剂) 去除织物( 棉、麻) 纤维上的天然色 素，赋予织物必要的和稳定的白度。一般来说，漂白废水的污染程度是较轻的， 但不同的漂白剂及工艺，其漂白废水中一般含有残余的漂白剂、少量醋酸、革酸、 硫代硫酸钠等。 1 1 4 丝光废水 丝光是指通过一定的处理，使纺织品受到一定的张力，。从而获得丝一般的光 泽，一般棉、涤、棉混纺布都要经过丝光处理。丝光废水含碱量高，n a o h 含量 在3 5 之间，多数印染厂通过蒸发仍呈强碱性，b o d 、c o d 、s s 浓度均较 高。 2 高铁酸钾预处理印染废水的研究 1 1 5 染色废水 染色废水中主要含浆料、染料、助剂、表面活性剂等污染物、水量较大，水 质随所用染料的不同而不同。一般呈强碱性，色度很高，b o d c o d 比值小，可 生化性差。 1 。1 6 印花废水 印花废水主要来自原糊和色浆的制备，印花辊筒或印花筛的制备以及印花设 备等场地的冲洗，加工织物和印花衬布的洗涤等。印花废水水量大，污染物浓度 高，其中含有浆料、染料、助剂等，b o d 、c o d 均较高。 1 1 7 整理废水 整理加工中所产生的废水量较少，主要来自应用药品的手感整理、特种整理 时，设备场地的冲洗水以及整理的洗涤水等，其中含有纤维屑、水脂、油剂、染 料等。 1 1 8 碱减量废水 碱减量废水产生于涤纺仿真丝碱减量工序，主要含涤纶水解物对苯二甲酸、 已二酸等，其中对苯二甲酸含量高达7 5 ，碱减量废水不仅p h 值高( 一般 1 2 而且有机物浓度高，碱减量工序排放的废水中c o d 可高达9 万m g l ，高分子 有机物及部分染料很难被生物降解，该种废水属高浓度难降解有机废水。 1 2 印染废水的特点 印染废水污染源主要是纤维中杂质，织物上浆料和印染加工过程中所使用的 化学药品、助剂、浆料及染料等。印染废水水质变化较大，不同的印染工艺会产 生不同污染程度的废水，其废水水质特点可概括为以下五点： ( 1 ) 水量大，有机污染物含量高、色度深、碱性和p h 变化大，水质变化剧烈； ( 2 ) 由于不同染料，不同助剂，不同织物的染整要求，所以废水中的p h 值，c o d 、 b o d 、颜色等也不相同，但其共同的特点是b o d c o d 值均较低，一般在2 0 左右，可生化性差。因此需采取措施，使b o d c o d 值提高到3 0 左右或更高 一些，以利于生化处理。 ( 3 ) 印染废水中碱减量废水，其c o d 值有的可高达l o 万m g l 以上，p h 值 1 2 ， 因此必须进行预处理，把碱回收，并投加酸以降低p h 值。经预先处理达到一定 要求后，再进入调节池，与其它的工艺废水一起进行处理。 高铁酸钾预处理印染废水的研究 ( 4 ) 印染废水色度高，有的高达4 0 0 0 倍以上，所以印染废水处理的重要任务之一 就是进行脱色处理，为此需要研究和选用高效脱色菌和高效的脱色混凝剂和有利 于脱色的处理工艺。 ( 5 ) 印染行业中，p v a 浆料和新型助剂的使用，使难生物降解的有机物在废水中 含量大量增加，特别是p v a 浆料造成的c o d 含量占印染废水总c o d 的比例相当 大，而水处理用的普通微生物对这部分c o d 很难降解，因此需要研究和筛选新的 水处理微生物或药剂来降解p v a 。 一般印染废水p h 值为6 1 0 ，c o d 为4 0 0 1 0 0 0 m g 1 ，b o d 为1 0 0 4 0 0 m g 1 ， s s 为1 0 0 2 0 0 m g 1 ，色度为1 0 0 4 0 0 倍。 1 3 印染废水的危害 由于印染工业涉及到许多有害化学药品，致使印染废水成份复杂、有害物质 含量离，对人体产生严重影响。王振东等人将纺织印染废水中主要污染物划分为 1 5 级( 根据危害程度) ，一级影响最轻，五级最严重，见表卜1 印染废水色度造成的主要因素是染料，据估计，全世界纺织用染料生产为 4 0 多万吨，印染加工过程中约有1 0 2 0 染料作为废水排出，进入江湖、大 海和地面水中。废水中的染料能吸收光线，降低水体透明度，影响水生生物和微 生物生长、不利于水体自净，同时易造成视觉上的污染。严重污染的水体会影响 到人类的健康，因此对染料的排出必须严格控制。 表1 1 印染废水中主要污染物的污染程度 程度污染种类污染物 1 一般无机污染物酸、碱、盐、氧化剂 2 中至高浓度b o d ，淀粉浆料、植物油、脂肪、蜡质、可被生物降解 的表面活性剂( 线型烷基阴离子型) 、低分之有 但觉易生物降解 机物( 甲酸、乙酸) 、还原剂 3 染料和聚合物难染料和荧光增白剂、绝大多数纤维系聚合物杂 质、聚丙烯酸脂浆料、合成高聚物整理剂 以生物降解 硅铜 4 中等浓度b o d ，难羊毛脂、聚乙烯醇浆料、淀粉醚和脂、无机油、 拒生物降解的表面活性剂、阴离子型和非离子型 以生物降解 表面活性剂 5 b o o 浓度小，不能甲醛、n 一羟甲基反应物、阳离子缓染剂和柔软 剂、有机金属、络合物、重金属盐( 铬、铜、汞、 用传统生物法处理 镉、锑) 4 高铁酸钾预处理印染废水的研究 印染废水中还含有铬、铜、汞等重金属盐类，用一般生化方法难以降解，因 此他们在自然环境中能长期存在，并且会通过食物链等危及人类健康。重金属镉 在印染加工中用量相对较多，染色工艺中常用重铬酸钾作氧化剂和媒染剂，印花 辊筒的制备含铬量也很大，特别是c r ”被确认能致癌，应特别注意。此外对于树 脂整理剂、有机金属阻燃机、含铬防水剂、部分阳离子柔软剂等危害程度较大、 又不能用传统方法去除的污染物必须严格控制使用和排放。 另外，印染废水中的酸、碱、盐等物和肥皂等洗涤剂虽然相对无害，但他们 对环境仍有一定的影响。近些年，许多含氮磷的化合物大量用于净洗剂，尿素也 常用于印染各道工序，使废水中总磷氮含量增高，排放后使水体富营养化。我国 池塘大面积死鱼和近海水域发生赤潮就是明显的水体富营养化的例子。因此对这 类物质的使用量也应有所控制，不能不加限制的大量使用。 1 4 印染废水处理技术 1 4 1 国外纺织印染工业污染防治的研究动向 国外纺织印染工业防治的研究趋势主要是改变加工工艺，尽量采用不排或少 排废水。一般倾向使用清洁生产工艺。在生产加工过程中回收物质，回用给水， 基本达到无污染排放。由于现目前国外的先进技术在我们国家尚未推广应用，对 于印染废水的处理，我们尚处在先进处理工艺的摸索阶段。 1 4 2 国内印染废水技术 人们越来越重视由印染废水带来的危害，七十年代以来我国对印染废水做了 大量的研究，开发了一系列印染废水处理工艺，目前应用得较多的有吸附法、絮 凝法、电化学法、光化学氧化法、化学氧化发、生物法等，这些工艺的处理效能 如下： 1 4 2 1 吸附法 吸附法是利用多孔性吸附剂来处理废水的方法，吸附剂包括可再生吸附剂， 如活性炭、离子交换纤维等和不可再生吸附剂，如各种天然矿物质( 膨润土，硅 藻土) ，工业废料( 煤渣、粉煤灰等) 及天然废料( 木炭、锯屑等) 。目前用于物 理吸附脱色的吸附剂主要是靠物理吸附，但离子纤维，改性膨润土等也有化学吸 附作用。 活性炭是目前研究的较为透彻的一种固体吸附剂，其主要特点是：微孔多， 高铁酸钾预处理印染废水的研究 大中孔不足，亲水性强，限制了大分子或疏水性染料的内扩散，适用于分子量不 超过4 0 0 的水溶性染料分子脱色，对大分子和疏水性染料效果较差。然而活性炭 的吸附有一定的选择性，对碱性染料废水脱色率超过9 0 ，而对酸性染料废水 脱色率仅3 0 4 0 。另外活性炭吸附法还存在工艺成本高，活性炭难再生等 缺点。 1 4 2 2 絮凝 印染废水的絮凝脱色技术，投资费用低，设备占地少，处理量大，是一种被 普片采用的脱色技术。现目前应用的较多的脱色剂有无机混凝剂( 主要包括铝盐 和铁盐两大系列，镁盐也有少量应用) ，有机高分子絮凝剂，以及非离子型( 不 能电离的非电解质) 。 印染废水絮凝脱色机制式以胶体化学的d l v o 理论为基础，就无机絮凝剂 而言，是铁系、铝系等絮凝剂发生水解和聚合反应，生成高价聚羟阳离子，与水 中的胶体进行压缩双电层，电中和脱稳，吸附架桥并辅以沉淀物网捕，卷扫作用， 沉淀去除生成的粗大絮体，从而达到净水脱色的目的。对于有机高分子絮凝剂而 言，除了电中和与架桥作用外，可能还存在类似化学反应成键的絮凝机制。 然而含阳离子染料的印染废水，以铁系、铝系为代表的无机絮凝剂对脱色基 本无效，因为这些无机絮凝剂水解生成的聚阳离子与水体中复杂染料阳离子具有 同种电荷，由于同性相斥原因，凡靠阳离子的聚沉作用进行絮凝脱色的絮凝剂， 对阳离子染料都自然无能为力。阳离子染料发色很深，色泽浓艳，脱色较困难。 如果能将水中的染料阳离子通过某种方式化为阴离子或中性分子，则可用无机絮 凝剂除去、如何选择高效的絮凝剂是混凝脱色的核心，也是处理印染废水性质有 效的方法之一。 1 4 2 3 电化学法 电化学法是废水处理中的电解质在直流电的作用下发生电化学反应过程， 废水中的污染物在阳极被氧化，在阴极被还原，或者与电极反应产物作用，转化 为无害成分被分离除去，它是一种简单，经济，有效的方法。 1 4 2 4 光化学氧化法 光化学氧化法利用某些物质( 无铁酸台物、简单化合物等) ，在紫外光的作 用产生自由基，氧化染料分子而实现脱色。光催化氧化可分为光分解( 光氧化) 高铁酸钾预处理印染废水的研究 光敏化、光激发氧化和和光催化氧化四种，光分解原理是污染物吸收光子( 主要 是波长 3 0 0 n m 紫外光) 获得能量后分子化学键断裂，使有机污染物分解，光敏 化氧化石通过加入敏化剂，利用光( 可以使可见光) 诱发产生单线态氧或超氧负 离子，因而可将许多难降解物去除，光激发芽功能化石在紫外光的激发下使0 3 、 h 2 0 2 、0 2 等氧化剂分解产生氧化能力极强的自由基h o 、h - 和0 2 等氧化剂分解 污染物。光催化氧化则是利用一种氧化物半导体发光激发产生电子空穴对，空 穴水相作用形成h o - , 从而氧化有色污染物，光催化氧化效果好，无二次污染， 是一种很有前途的印染废水脱色新方法。 1 4 2 5 化学氧化法 染料分之中发色基团的不饱和双键可被氧化断开，形成分子量较小的有机物 或无机物，从而使染料失去发色能力，化学氧化是目前研究较为成熟的方法，氧 化剂一般采用f e t o n 试剂( 由h 2 0 2 和f e ( i i ) 盐按一定比例的混合物) 、臭氧、氯 气、次氯酸钠等。化学氧化法对色度去除率高，但是投药量大，运行费用高，对 于一般的印染废水处理不大适用。 1 4 2 6 生物法 生物化主要利用自然环境中的微生物，对废水中的某些物质进行氧化分解作 用，利用印染废水中的大部分有机物都具有可生化降解性来脱色，生物化学发脱 色率一般可达5 0 左右。生物法可分为氧化和厌氧法，处理印染废水的好氧法 常见的有活性污泥法、氧化沟法、生物塘法、曝气法、接触氧化法等。好氧工艺 是常见的污水处理工艺，但由于染料分子含抗生物降解性，处理过程b o d c o d 比值下降，致使普通的好氧工艺对废水色度，c o d 去除率不高( 6 0 7 0 ) 。厌 氧工艺能分解含有偶氮基、蒽醌基、三苯甲烷基等难生物降解的染料分子及其助 剂，生成小分子有机物，接着被好氧菌分解成无机小分之。在厌氧阶段c o d 去 除率一般为1 5 3 0 ，色度去除率可达6 0 7 0 。 总之，生物法处理印染废水的脱色率小，c o d 去除率不高，并且反应时间 长，一般不适宜单独应用，可作为预处理或深度处理步骤，当前生物法脱色的关 键是筛选高效降解菌株，构建具有降解力和絮凝活性的菌株，使降解、絮凝和脱 色在短时间内完成，以提高处理效率，降低成本，并积极碳素对染料分子或废水 的前处理方式，如电解、小剂量氧化等，以提高印染废水的可生化降解性。 高铁酸钾预处理印染废水的研究 1 5 各种处理方法对印染废水处理比较 印染废水水质复杂，用单一的方法难以达到最优的处理效果，将各种印染废 水处理技术进行组合搭配，扬长避短，则可达到高效的废水处理效果。 表1 - 2 处理印染废水的各种工艺的优缺点比较 顶目 采用工艺处理污水 优缺点 工窖 或药剂范围 吸物 活性炭、膨润可生化性较对b o d 、c o d 、色度的去除率都较高， 附理 土、v s 型纤差的废水，但是容易堵塞，且吸附剂再生比较难， 法 维等原料以化学工艺造价高 混化 主要是 纤维为主， 凝学 a 1 3 + ，f e 3 + ， 染料以不溶 工艺流程简单，操作管理方便，设备投 法 性染料为主 资省，占地面积少，对疏水性染料脱色 p f s ，p a c ，效果好。但运行费用高，泥渣量多且脱 p a m 等水困难，对亲水性染料处理效果差 可生化性较对b o d 去除效果明显，对c o d 和色度 生 好氧法 好的废水，去除率不高，剩余污泥需专门处理处置 物 法 原料以天然能直接处理高浓度染料废水，对c o d 厌氧法 纤维为主，和色度去除率分别稳定在9 0 和8 0 以 工艺以印花上 为主，染料 对b o d 、c o d 、色度均有较高的去除率， 好氧厌氧法以可溶性染 但工艺占地面积大，管理复杂 料为主 化 n a c i o ，液氯对废水的预有较好的b o d 、c o d 、色度去除率，但 学 处理或深度投加量大，运行费用高，n a c l 0 ，液氯 氧0 3 化 处理，染料会产生c l 。或氯仿等污染 法 f e t o n 试剂 以可溶性染 料为主 由表1 2 中信息可知，化学混凝法对处理印染废水是非常有效的，但是存在 运行费用高的问题，鉴于此将化学混凝与生物法组合，混凝可作为预处理，也可 用于出水的深度处理，混凝主要用于脱色，生物法主要用于降低c o d 的浓度， 两者结合则可达高效的水处理效果。化学氧化法也有很好的脱色和除c o d 效能， 但是氧化剂是否高效、经济、方便、实用是决定化学氧化工艺经济性和实用性的 决定性因素。高铁酸钾具有氧化、混凝双重功能，用高铁酸钾来处理印染废水， 是开拓印染废水处理工艺的一条新途径。 嘉铁酸镑嚣鲦穗审粢交承黪器究 第二部分高铁酸钾酶性质及其铡备 高铁酸钾是一种非氯型高效多功能水处理药荆，具有氯化、吸附、絮凝、杀 萤、脱色、除臭等多耱臻镱，量不产生强褥毒毒、肖害裂产貔，其脊缓强鲶缝鼹 潜力，是一种值得歼发的药剩。 簌5 垂年霞至今，鏊蠹夕 学者辩裹铁酸镩匏澍器耪运躅擞了大爨麓磅究，蠢 铁黢钾的制祷方法日渐成熟，运用网益广泛。近十年来，蔼f 铁酸钾作为高效的水 楚璐裁不氮瘸子浚鹚承豹处理，嚣艇广泛黪斑霜予污染永的二级楚疆，取得良好 的水处理效果。 第二章奁铁酸镑瓣鐾纯性凄及应是 2 1 高铁酸钾的物讹性质 毫铁酸楚是涤紫色露俸，熔点1 9 8 c ，漆予水形藏紫链溶菠e = 1 0 3 0 ， 5 0 5 r i m ) 。不同于其像的无机盐，商铁酸盐檄易溶于水( 约1 5 9 1 ) ，并易分解。 毫铁酸鬏在农孛熬分薜速率受努：器戆秘毽祭箨影骢较大，程酸挺蕊箨下分解遮 速，随p h 的升高其稳定性增加，见下式： f e 氇舢+ 8 箨+ 3 e 嚣= = f e 驰+ 4 h 2 0 f e o , 2 4 如o 十3 0 f e ( o h ) 。+ 5 0 1 在串往东溶液中鲻缓馒鲍写水分子巍换氧，离铁酸粮分解届放出分子氧，生成氢 氧化铁和氢甄报离子； f e 0 4 2 斗3 h 2 0 + 3 e = = = f e ( 佣) 3 + 1 5 g + 5 0 f 高铁酸锤在酸性溶液孛襞毽还募褥凌一般爱艘式嚣表示懿下； h f e 矾+ 一f e 仉2 + + h + h f e o ( + r = = = f e ( + 醅嚣 f e ( ) + r = = = f e ( i i ) + f f e ( 嚣= 一& 珏i ) 书f 另外，温度升离，浓度增大都会加速离铁酸根的分解，两在蹦健为l o 高铁酸钾预处理印染废水的研究 1 1 之间和大于5 m 的碱性溶液中高铁酸根比较稳定。 水中的一些无机离子也影响高铁酸根的稳定性，f e ( i ) 和高铁酸根分解后 产生的水合氢氧化铁会加快其分解；磷酸根( p 吼”) 在低温下能加速高铁酸根的 分解，而在碱性条件下则使高铁酸根趋于稳定；硝酸根( n o ”) 对其稳定性影响 不大；硼酸盐( b o 。) 使其稳定性降低；硫酸根( s n ) 会与高铁酸根持续反应， 使高铁酸根的分解速度加快；p h 在9 5 和1 1 2 之间时，高铁酸根可与氨反应并 将其氧化为硝酸根离子：尽管高铁酸根与溴离子( g r 一) 的氧化还原电位适于反 应发生，但只有在溴离子与高铁酸根的摩尔比小于1 ：3 、p h 2 时反应才会进行。 高铁酸钾是一种强氧化剂，在整个p h 范围内都具有高氧化性。碱性条件下 为o 7 v ，酸性条件下为2 2 v 。在酸性条件下其潜在氧化性是现有水处理氧化剂 中氧化性最高的，见表2 1 。 表2 - 1 水处理中氧化剂潜在氧化性一览表 氧化剂反应方程式氧化势能v c 1 。( g ) + 2 e + 2 c l 。 1 3 5 8 氯气 c l o - + h , o + 2 e c l 一+ o h o 8 4 次氯酸h c i o + h * + 2 e 卜c l 一+ h 2 0 1 4 8 2 二氧化氯 c l 0 2 ( a q ) + e c 1 0 2 0 9 5 4 高氯酸盐c 1 0 4 一+ 8 h + + 8 e ，c 1 + 4 h a o 1 3 8 9 臭氧0 3 + 2 1 f + 2 e 0 2 + h 2 0 2 0 7 6 双氧水h 2 0 2 h + + 2 e 0 2 + h 2 01 7 7 8 溶解氧0 2 + 4 w + 4 e - h 如1 2 2 9 m n o 2 h + + 3 e 卜m n 0 2 + 2 1 2 0 1 6 7 9 高锰酸盐 m n 0 4 十d h 十b e ， m n z + 4 h 2 u 1 5 0 7 高铁酸盐f e 0 4 2 - + 2 h + + 3 e f e ”+ 4 h 2 0 2 2 0 0 许多研究者认为，高铁酸盐分解时不会直接由f e ( ) 转化为f e ( i ) ，而是 经过f e ( v ) 、f e ( ) 等中间氧化态，并可能形成比铝、铁盐水解产物具有更大网 状结构，更高正电荷的水解产物。多种水解产物的形成表明，高铁酸盐可能会比 无机絮凝剂更有效地中和水中胶体的0 电位，它们在水中发挥聚合物作用，并最 终形成氢氧化铁胶体沉淀。 t 0 葛铁鼓镪羲娃理鞣染褒采驰研究 2 。2 赢铁酸镩在水处理中应用凰颞 黼铁酸钾是一种其有双激功能的水处理剂，用于水处理可以简化处理工蕊， 降低求楚理费羁。嚣为戳下蹰轰：- n ，只溢投热一释建学蓊懿，菇耀当鳃她瑾 水平上，药剂使用费用较其谨种混凝剂低廉；- n ，混凝盾产生的污泥量少，这 鸯污涯翡楚遴处萋攮轻了灸瞧。另羚，裹铁黢镡霉美耱壹毒鬻有害酌麓产携鸯畿， 对水和废水处理具有实用价使。 下嚣将详维奔绥蕊铁酸钾在隶鳃瑾率豁应甭。 2 。2 ，1 高铁酸钾氧化哀枧茏机物 高铁黢盐是强氧仡往的物质，在酸性祭件下( p h 2 ) ，高铁酸撤离子的氧化 势裁凑于臭簸。大鬣滟磅巍褒臻，诲多醛肖枫污染褥髓旋离铁酸盐蠢效逮戴德， 如：乙醇、羟基化台物、氨基酸、苯、1 ，2 - 稀酸、有机氮化物、脂族硫、豫硝 驳纯含錾、蘸暴、骧健藏酸楚、氯斡襞纯馥、联萋e 鼗会鐾曩纯程度圭簧驻决 于高铁酸盐的用量，稍过量的高铁酸盐能有澈地降低有机物浓度。实验做了苯、 氯讫苯、嚣稀苯、笨瓣霹种镶覆裁氧纯实验，控裁裔铁酸辞与这瑟释褥覆静摩尔 比例谯3 ：l 1 5 ：l 之间，在p h 8 的条件下，实验褥到这四辩物质的氧化去除率 分剃为1 8 - v 4 7 ，2 3 4 7 弼，8 5 1 0 0 ，3 2 5 5 。 离铁酸锷也戆镳化一些无枫物，摇苯爨艚、铵、凌馋鳋簿等。寇p i - i = 8 1 2 ， 室谳为1 5 , - 3 0 。c 的条件下，高铁酸盐能稳定有效地飘化氰化物。商铁酸盐与氨 静摩尔毙超避1 鞋，亵铁羧盐对氨鹣降解攀大于2 2 。在承秘褒承浆处理过程 中，约9 9 的硫化飘能被商铁酸盐飘化。 震裹铁羧薤楚理二缓窭流废承，1 0 璃l 鹾t 鲮疑铁酸蕊魏胃疆氧豫疲承孛 的可生物降解物质。一般二级出流废水中禽总有机炭1 2 m g l ，生物需裁量 2 。8 r n g l ，瘸凝铁酸辩氧诧处疆惹，酉分弱褥掰3 5 和9 5 鹣去滁率。戳上缩果 是单独氧化作用后所褥数据，如果辫考虑上巍铁酸盐的絮凝作用，那么b o d 秘 t o c 静去豫率会更商。 在过去熬3 0 年率，太们十分关注氯气袋纯法楚璎莲生袋的氧纯涮产黪，藤 氯仿。氯氧化剐产物襁氯气消毒过程中产生，能对人体健康造成长期影响。但是 惩煲绫懿氯气襞诧去除拳孛鹩瘙量有辊赘，筑氧健裂产鐾斡燮盛是难塔避免然。 如果用高铁酸钾代替氯气用于水处理，则可以大大降低氯氧化副产物柱水中的存 裹铰羧弹臻懿瑾窜染摩求孵醑究 褒浓震。 鬟三氯掣婉巍镶，鸯铁羧镩姓毽藤瘩中搿禽懿氯蒋浓凌要毙氯气戴任莲 该物质酌浓度低7 5 。 美隧爆保是凌饮掇水中捡测爨1 2 9 耱污染懿激，将其余爨为“撬宠污染镌”， 浚邃登袋反饮承中狳蠢。硬巍太燹逡捺了冀中五皆污染凌鬟骰了骜铁酸镄爨纯安 验，帮：虢、三鬣乙爝、穰基苯、澳二氯擎烷、1 ，2 一二鬣甲烧，这种选择主要 基于这些物质的结构，在水中的稳濑性，可降解赡易程度、致癞性祷因素。在实 验续集舞，这五静貔溪中蘩秘三霰己矮笺羧裹羧黢舞完全餐偬，蘸羲酸镡对糖基 苯的氧化遮度很慢，辩溴二氯甲烧、1 ，2 一二氯翠烷不降解。 2 。2 。2 高锻醒钾的杀荫作嗣 氯港枣是铰嚣窳酱遍戆漤毒方法，毽莲获发臻了爨氧戳瓣产鐾辨及这些物质 对人体健廉的潜在危害，一些研究工作者试图在氯氰化消毒的程序之前除去处理 瘦窳中天然或会或黪鸯板戆，或在游海之翳再瘸零处理工慧簿懿氯毓讫舔产物总 量，班减枣对人钵戆熊蜜，瞧是遮会极大煞疆热窳筵瑾费淫。 磅究工俸者又稀究了其窀可替掰静方法戳取鼋毓，如演、碘、二氧纯物、臭 氧铸，但魑实验得出，这必方法在蜜际操馋中都襻在缺陷。基于j 墩，实验研究 了巍铁鼗镑餐芪蒸气撂为裳彝废寒黪濮毒裁。m u r m a n 窝r o b i n s o n 簸孚发现了蠢 铁黻钾的恭藏能力，当随铁殴钾鲍馊月浓度为5 0 p p m 畦，糍竞众杀死缨萤。 另外，嶷验发现高铁酸钾能杀死大肠杆菌，在p h 一2 ，离铁黢钾浓度为6 m g l 懿蜜验条僚下，在? 分镄瓣蓑纯聪瓣逡蔻霹杀嚣9 9 。毵翁大耱转蘩，当窝铁疆 钾的浓魔下降到2 4 m g l 时，要得划同样离的灭黼率则需嚣越长氧化时间捌1 8 分镑。 病毒缝在竣承孛妖耱戮爨滚茨澎式毒卷，影嫡瘩蒺，蓬熹铁黢耱瀵灭瘸枣已 有轿究。戳程大弱释胬璇蔼俸为铡，低浓度的箭铰酸钾就熊搬快蛾使该瘸撵失 活，在p h = 7 8 的水溶液中，i m g l 的离铁酸钾在2 2 m i n 内谚使9 9 蹦瓣f 2 大肠謇 蓉壤蔻髂灸溪，在臻一s ，9 瓣，要褥戮露样菇瓣突淹拳，鬟g 嚣要s 。7 m i n ，在p h = 5 9 时则只鬟0 + 7 7 m i n 。如熙离铁酸钾投盘穗浓度必2 越b 蠛5 m g l 辩，麟毒斡夹潺率 反而下降了。 2 ，2 。3 骞铁鼗筵戆絮凝 譬焉 商铁酸敞氧化水中的有机物光机物或微生物爝，f e ( ) 会转化为f o ”戏 1 2 熹镶酸锩臻勰理拜l 染琏承瓣辑究 您( 鼹，燕袋翡f e ( 溅。秘f e ”静水解产物具育絮凝薅麓。藤绫酸铎毒爨鲟酶浊 度去除熊力，实验用k 。f e o 。、f e s 0 4 7 h 。0 、f e ( n 0 3 ) 。做了浊度的比较实验，结果表 明，裹铁羧餐处理器缀水中残鬻洼发滗其它嚣耱潲凝裁楚疆惹躺法窿要繇。弱辨， 舞铁酸舞戆在l m i n 疮傻黢髂残稳，嚣f e 9 麓f e “要健获髂瓣稳剡嚣簧3 0 m i n 戳羔。 在絮凝实验中，注凄静去涂受溶液孛离子懿澎晌。实验分粥蕊翩了含磷酸盐、 碳酸盐、蒸馏水的三种废水，用岗铁酸盐处理詹，浊度去除率分别为9 5 ，7 9 甄，8 4 ，霉霓，溶滚孛溪鑫证学魏凌慰波度去狳愆影璃楚务不秘嚣戆。 对于= 级出流废水，用1 5 m g l 的高钦酸钾就霹得到较瓷瓣浊度、c o d 默及 悬浮物的盛除率，废水中c o d 由原掰若的4 0 m g l 下降到7 m g l ，去除率大于8 0 。 蠹予舞铰黢键在絮豢避程孛授蠡蕊繁，j 、，囊以产攘懿污淫量少，这为污淀翡赡褒 处麓减轻了负担。 毫钦黢钾絮凝爱遴熬去狳部分黧鑫藩耩金耩，躲融“、e 矿、p b ”、c d ”、c r 、 逡”、f e ”、f e “等等。l o l o o m g l 魏离铁黢镑霹戳捷这篓金耩在溶滚孛嚣浓度 下海弱缀骶簸永平，攥逶岗铁酸镪对e ，+ 和z 矿的蒜除效率不离。 研究工作者还用搿铁酸毅去除放射性元索，实验最初用离铁酸钠去除水审戆 敖瓣瞧貔鼗，取褥嶷磐瓣去藤率，嚣鬻乏实验臻蔫铁酸舞骰了盘镳秘繇戆凌零，实 验装明，嬲钛酸镡憝有效邋姆低放射性元素建秘贻溪牲，键粒姆蟋憨拐始潺然鼠 3 7 0 0 p c i l 下降到4 0p c i l ，处理效率为9 9 。 2 3 枣缝 1 ) 简铁酸钾其肖氧化性和絮凝性，怒种饿得开发的商效能化学药剂。 1 2 ) 糍铰酸锋斑蒡l 予承楚瑾，生要豫戴纯帮、灭蓉帮秘澎凝裁。 裹靛羧姆颧她理印染褒拳瓣磺究 第三章高铁酸镪酶穰备 草在1 7 0 2 年，德灏豫学家秘物溪学象g e o r gs t a h l 释捷至避一静物威，这 耱秘震怒在硝酸锈秘铁耪褒褰温薅激馥悫下麓褥，溶予痰霞黧紫蕊。1 8 3 4 霉， e c k e b e r g 和b e c p u e r e l 将氢氧化钾和各种铁矿粉加热至熔融，其产物也鼠有同 榉麓特缝紫色，甏在，我嚣j 簸遘这耱紫色怒f e o ，懿特餐色。 商铁麓锌自发现鬣今黯经历2 0 0 多年豹掰受，它的制备方法多种多样，主 要哥分势曼耱：鸯溢潞融法、宅辩法帮遵式氧健法。 商瀑熔融法，即将单威铁或氧纯铁与k n 秘k o h 在舞澈熔融瓣条俘下会戏 嵩赣酸锋。t h o m o s o n 又怒该法缩分为两种：第一种是在贫氧条俘下将单餍铁与 碱众属氧畿化物的颗粒状混合物置于离温下制褥燃铁酸盐，另秘方法是将碱金 属磷酸毅或蠛金霾驻硝酸簸与f e 盛、& 娃或在低予i 1 0 0 缝分勰戚f e ：镰熬铁优 舍耱反禽，然嚣褥反斑镪热热至7 8 0 “i1 0 0 之瀚，舞夏浃蔽黠鬻裹裁褥辩铁 酸盐。 离铁黢盐在毒承鼹条传下会鑫分麓，鼗熔憨状恭下割冬该产菇熊避免戮蘑浚 酸赫自分解造成产品损失