（环境工程专业论文）染料废水治理技术研究.pdf

薅要 絷秘璇承其有建辫瓣物艨多、蠢嘏泌嶷分复杂、浓度奁、褥拣丈等特赢。秘 兹，懑瘸瓣娥联方法爨象讫融壤，餐麓蔟孛移程毽嶷菠c o d o 滚去除戮爱产察 二浚浮疑等酒繇， 本文探繁了凝篓絷糕菠承瓣楚避捺求。焱鬣憩遴淤羧耩究了瓜释絮凝帮款佟 篱，彀挺p a c ，p a i v l 、鼗憩裁。遘遂意键攀獭撵溪器簸篷菠及c o d c ，去狳零键 国最馕溅凝粼浓发，辫转涮褥p a c 癌a 溅、p a c 缀合寝搦，褥撼袋镶的缀 食方豢。繁凝裁黪缀岱搜逶鬻节密了絮凝裁靛穗霾，又壤强了照毽效慕。 在避簿徽镦簿、善i 貔巍谨纯、怒声波黪熬鲶邂黠，羧毪糜藏c o d c ，魏去簸 率捧淹衡鏊龄溅绉采黥添潦。辩徽毫瓣簸瑾羧拳瓣襄了笈疲辩溺、避零棼嚣蘧、 铁碳眈对她蠛结果的影晌 对t i 踢光催他处理技术研巍了厦威时间、麟融凝魔、 罐纯裁( 瓢貔 建量黠撼毽缝黎憝影螭；对熬声波繇瓣怒矮按拳姘宠了不嚣避承 c o d c ，髓、辍痿遗澄、邂拳p h 链、蔽麟鬟季辩瓣怂蘧缭浆翁彩蛹。黢舞努搦褥恕 了吾转憨遴技术靛簸终蕊祭 串。 络含上述最佳工蕊祭释遗墩了一瓣懿较会邋熬缀食楚蹙授永絮袋+ 鞭魄 舞整德羧零。 笑键谣：絷辩凌求，馓避麟，甍氇笼蕊纯，越声波海麟，絮凝 a b s t r a c t d y e s t u i t s w a s t e w a t e rh a s m a n yc h a r a c t e r i s t i c s ，m o r e m a t e r i a ld i f f i c u l tt o d e g r a d a t e ，c o m p l i c a t e do r g a n i cm a t t e r , h i g hd e n s i t h e a v et o x i c i t y a n ds oo n a t p r e s e n t t h eg e n e r a lw a yi s b i o c h e m i c a lt r e a t m e n tb u ti ti sd i m c u l tt og e tr ho f c h r o m a t i c i t ya n dc o d c r a n di se a s yt om a k et h es e c o n dp o l l u t i o n t h i s p a p e r h a s e x p l o r e d s o m e n e w t y p e t r e a t m e n t t e c h n o l o g i e s d u r i n g p r e t r e a t m e n t w es t u d yt h ef u n c t i o no fs o m ef l o c c u l a t i o na g e n t si n c l u d i n gp a c ，p a m a n db l e a c h i n ga g e n t b yt h er e s p e c t i v em n c t i o no ft h o s ef l o c c u l a t i o na g e n t sa n dt h e e x p u l s i o np e r c e n t s o fc h r o m a t i c i t ya n dc o d c r ，w eg e tt h eb e s tc o n c e n t r a t i o no f f l o c c u l a t i o na g e n t st h e nw eu s et h ec o m b i n a t i o no fp 跹f p 趟嗵a n dp 氏c f b l e a c h i n g a g e n t ，a n dg e tt h eb e s tc o m b i n a t i o nw a y t h ec o m b i n a t i o no f f l o c c u l a t i o na g e n t ss a v e s t h eq u a n t i t yo ff l o c c u l a t i o na g e n t sa n di m p r o v e st h et r e a t m e n tr e s u l t s d u r i n g t r e a t m e n to f m i c r o e l e c t r o l y s i s ，t i 0 2 p h o t o c a t a l y s i s ，a n du l t r a s o n i cw a v e d e g r e d a t i o n ，e x p u l s i o np e r c e n t so f c h r o m a t i c i t ya n dc o d c ，a r e u s e da st h es t a n d a r do f t r e a t m e n tr e s u ht om i c r o e l e c t r o l y s i s w es t u d yt h ee f f e c to fr e a c t i o nt i m e i n t a k i n g w a t e r sp ha n dr a t i oo ff ea n dc t bn 0 2 - p h o t o c a t a l y s i s w es t u d yt h ee 缗e c to f r e a c t i o nt i m e ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r ea n d q u a n t i t yo fc a t a l y s t ( t i 0 2 ) ，t ou l t r a s o n i cw a v e d e g r e d a t i o n ，w es t u d yt h ee f f e c to f d i f f e r e n tb e g i n n i n gc o d c nr e a c t i o nt e m p e r a t u r e ， i n t a k i n gw a t e r sp h , a n d r e a c t i o nt i m e f i n a l l yw e g e tt h eb e s tt e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n o f t h o s e t e c h n o l o g i e s t h i n k i n g a b o u tt h o s eb e s t t e c h n o l o g i c a l c o n d i t i o n s w ec h o o s eab e t t e r c o m b i n a t i o nt r e a t m e n t t e c h n o l o g yf l o c c u l a t i o n - t i 0 2 - p h o t o c a t a l y s i s k e yw o r d s ：d y e s t u f f sw a s t e w a t e r , m i c r o e l e c t r o l y s i s ，t i 0 2 一p h o t o c a t a l y s i s ， u l t r a s o n i cw a v e d e g r e d a t i o n ，f l o c c u l a t i o n 硕士论文避科废水治理技术研究 l 绪论 1 1 染料工业概述 染料是能使其它物质获得鲜明而坚实颜色的有机物。作为染料必须满足应用方 面的要求，郾髓染着指定的物质、颜色鲜艳、牢度优良、使用方便、成本低廉等。 1 】1 染料的分类 lll 、l按染4 结构分类 接染料分子中相同的基本化学结构或共同的基囝以及染料共同合成方法和性质 分类蚍。 ( 1 ) 偶氮染料分子中含有偶氮基的染料统称为偶氮染料，其中包括酸性、媒染、活 性、阳离子、中性染睾斗、分散染辩等，这是染料中最多的一类。妞；酸性大红g 、 阳离子艳蓝r l 。以杂环化合物作为重氮组分或偶合组分的偶氮染料，主要由分散染 料、酸性染料和话性染料。杂环偶氮染料色光鲜艳、分子吸光系数大、拨染性及各 项牢度都较好，是当前分散、活性、酸性染料主要发展方向， ( 2 ) 蒽醌染料含有葱醌结构或多环酮结构的称为惹醒染料。苞括还原、分敬、酸性 阳离子等染料。如：分散蓝2 b l n 、还原蓝r s n 。 ( 3 ) 靛旋染辩包括靛蓝和硫靛结掏的染料，含有 a r 三 一或ar 一 结构，如靛蓝。 ( 4 ) 硫化染料某些有机化合物与多硫化钠或硫磺经过焙烘或熬煮的产物，分子具有 比较复杂的含硫结构：硫化染料中多为黑色和蓝色品种。 ( 5 ) 菁染料结构特点是分子中各有次甲基 c 一 ( h) 它仍主要是阳离子染料。由 硕士论文絷科废水治理技术研究 一( ! 一2 一c ! 爿，一 连接两个分别含有胺和季氨基的杂环而成的多甲川染料叫做蓍染料，主要用作感光 材料的增光剂。 ( 6 ) 三芳基甲烷染料包括碱性、酸性、溶剂染料等类。含有下列结构 扑弧乏或+ ：r 8 + h2或 + 0 8 ：c i 如碱性品绿。 ( 7 ) 含有杂环结构的染料含下列结构： 或 如：碱性橙、碱性黄t 。 l1 1 2 按染料的应用分类 染料主要应用于纺织纤维的染色和印花，根据染料染色应用特性而迸行分类。 ( 1 ) 直接染科大部分是含磺酸基的偶氮染料，可溶于水、分子中含有直线型共轭双 键长链，连同芳核在内的整个分子处于一个平面。对纤维具有较强的亲和力( 主要 是氢键和范德华力) ，可在弱碱性或中性溶液中直接上染纤维。 ( 2 ) 硫化染料大部分不溶于水和有机溶剂中，需经硫化钠还原。生成可溶性隐色体 钠盐，才能染纤维，氧化后回复原来的不溶性染料，而固着在纤维上，主要用于棉 纤维的染色。 ( 3 ) 还原染料( 士林染料) 不溶于水，染色时用保险粉在碱性溶液中还原成可溶性 隐色体钠盐，被纤维吸i i 复再经空气或氧化剂氧化成原来可溶性染料而固着在纤维上， 主要用于棉纤维的染色。 ( 4 ) 酸性染料染料分子中大部分含有磺酸基，极少数含有羧基。易溶于水。染色在 酸性染浴中进行。 ( 5 ) 酸性络合染料由个分子的偶氮染料与一个分子的金属原子络合而成，适于羊 皮羊毛染色。 ( 6 ) 反应性染料染料分子中含有能与纤维分子中羟基、氨基等发生反应的基团染 王 硕士论文染料废水治理技术研究 色时与纤维生成共价键，故而称为反应性染料，特别适于棉纤维的染色。 ( 7 ) 冰染染料( 纳夫妥染科)由色酚( 偶合剂) 和色基两部分组成，染包时分两步 进行，底粉与显色基溶液相遇，条件适当迅速产生偶合作用，生成不溶性染料，显 出颜色，是棉织物印染的重要原料。 ( 8 ) 氧化染料主要是苯胺的盐酸盐，被纤维吸收后，经氧化发色生成不溶性的苯胺 黑。 ( 9 ) 分散染料是一种疏水性较强的非离子型染料，染色是以水为媒介制成分散液 在高温热熔或载体染溶条件下，使之溶入纤维而固定，主要用于聚酯纤维的染色。 ( 1 0 ) 阳离子染料染料分子中发色系统带有正电荷。带电荷的基团与发色团以一定 的形式联接。其与聚丙烯腈纤维的亲和力极强，染色性甚好。 1 l2 染料的结构与颜色 ( 1 ) 发色团说 1 8 7 6 年w i f f 氏提出染料发色团说认为染料颜色是由双键引起的，这些含双键 的原子基团即为发色团。如：偶氮基、硝基、硫代羰基、碳亚氨基等。 发色团必须联结在具有特殊构造的碳氢化合物上称之为发色体。 发色团如果具有某些基团，使发色体具有作为染料的条件。尚有使颜色较深的 效能，这些基团称为助色团。例如：橙红发色体等。 ( 2 ) 染料结构与颜色 经过归纳分析，染料的颜色与其结构有密切的关系。 ( 3 ) 在共轭双键体系中。共轭双键增长，盯电子活动性增高，激化能随之减少，吸收 的光线波长也愈长，产生不同的深色浓色反应。例如： 二苯乙烯q c 峨一无色 饼峨姻黄色 婚姻 c 1 i 叫 峨 9 e 鞲毫论文絷簿废农羚蠖技拳研究 ( 4 共埏体系两端若存在极性爨魏，则颜魏会加深， 最大暇 雯波长( “嘏) 蕊兮 q 叫氆 刚 渊 。州 潮予氢键结合，薄德华力等 篙熙对胶黢奄较强蛉吸辩缭念力。 ( 2 ) 瓣必裹聚合菠静线型豢分子在滚滚中璨掩遮当鹃 孛袋影凌，鼠惹发撵嘏醛架 桥作嗣把许多细小颗粒吸附后，缠络在一起。 2 1 。2 3 豢分子絮凝粼戆楚爝 程求处理中，麴只臻离分子漫凝剩，剿怒纛袋本较高，所以一般聚黹浠酰胺常 与其它一皴无机絮凝荆起使用，同时添加魃助凝剂，在产生良好的处瑗效果同 时，降低处理费矮。翳终p a i d 弱处理效果述受滏发、求力绦传、授加量等影响8 1 。 实践袭磷，只有适鼙撩貊p a m ，才麓在黢体灏狡辩产生有效瓣吸附粲桥作髑。如投 加量避简，水中胶体颗粒被聚合翱所包围，就会失去架桥结食的可能性丽使胶体微 粒处瑗穆稳定状态+ 堡主笙茎塑型壅垄塑望茎查堡塞一一 + o 攀 投加适量商分子粒子 不稳定粒子 q 治攀萨 冰稳定粒子辩凝 吣三姿骘葫 不褥是l 薄一辩i 翥子 x 支心。一避x 卅。一噶 投加造蛰黼持子粒子稳定粒子 2 2 实骏 2 2 1 实骏方法与工艺 2 2ll 裳验方法 噜避羁勤 辩凝 辩凝详寿 。掣西 辩凝碎瘁3 弋樽稳定粒子 废水c o d c ，的测定 f 1 ) 方法采躅适合污承萃鞋王遂废东癸褥懿黧镶羧锷法。 ( 2 ) 实验步骤将水样( 若污染较严重，则谶彳亍确定倍数的稀释) 和重铬酸钾 溶液、硫酸银硫酸的混合液( 加入少量硫酸泵消除氯化物干扰) 在电炉上加热， 冷凝固流2 h 。加入试亚铁灵指示刑，用硫酸亚铁铵溶液滴定到终点。愆计算公式计 算出c o d c , 蠖。 c o d c ；( m g ，l ) = c ( v t v 2 x9 0 0 0 ，v a 其中c 硫酸亚铁标准滴寇溶液的浓度，m o l l ； v 。空白试验所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，m l ； v ：试搀渚嚣菝酸耍铁镶标准溶滚靛终积，m l ； v o 吸取试样的体积，m l ； 硕士论文染料废水治理技术研究 8 0 0 0 1 4o ：的摩尔质量以m g l 为单位的换算值。 测定结果一般保留三位有效数字，对值小的水样，当计算出值小于1 0 m g l 时 应表示为“c o d c r 1 0 m g l ”。 废水色度测定一般习惯用稀释倍数来表示色度。取出一定体积废水，在 烧杯中稀释，记下稀释倍数，将其倒入5 0 m l 比色管中，与5 0 m l 蒸馏水并排比较， 若尚有差别，再取出一部分，进行稀释，直到肉眼不能分辨出其中差别。记录下稀 释倍数，即其色度。 废水p h 值的测定先用p h 试纸对废水进行初步测定，确定废水p h 值的大 概范围，再使用p h 计测定。在测定之前，先用标准溶液将p h 计调到准确，再逐个 对废水进行测定。 2212 最佳絮凝条件的选择 ( 1 ) 使用的絮凝剂聚合氯化铝( p a c ) 、脱色剂、聚丙烯酰胺。 ( 2 ) 实验步骤 单独使用聚合氯化铝向一排5 0 m l 比色管中加入同体积水样( 2 5 m l ) ，分别 以一定的规律( 递增或递减) 向其中滴入1 聚合氯化铝溶液。混匀后静置，观察其 絮凝时间快慢，絮凝效果，色度降低程度。从混合后开始记时，每隔一阵记录沉淀 占溶液的总高度的比例。记录下每种用量的沉淀量，完全沉淀时间等，并从中挑选 出最佳方案。 聚合氯化铝和脱色剂组合使用向5 0 m l 比色管中加入同体积水样( 2 5 m l ) ， 从最佳方案的基础上适当减少滴入聚合氯化铝的量，分别加在各比色管中，混匀后 再加入等量1 的脱色剂，混匀，静置观察沉淀效果。选择效果较好的组合，改变脱 色剂的量，重复实验，以减小范围来找到组合最佳量。一般来说聚合氯化铝为主， 脱色剂起辅助作用，使用最少的絮凝剂达到最好的效果。 聚合氯化铝和聚丙烯酰胺组合使用 向5 0 m l 比色管中加入同体积水样 ( 2 5 m l ) ，从最佳方案基础上适当减少聚合氯化铝的量，分别加入各比色管，混匀， 再加入等量的聚丙烯酰胺，混匀后静置，观察絮凝效果。分析它与其它的效果的优 劣。 ( 3 ) 处理后废水c o d c ，的测定 般处理后的废水c o d e ，值会d 、一点，但是絮凝剂的作用主要是降低水中所含 硕士论文 柒辩废水沽璞技术研究 太努予弱杂餍( 主要是惫浮镑) ，矮鞋絮凝蠢# 辩废水c o d e ，豹 擘蠲不稳定， 2 , 2l2 实验工艺 混凝法处理工业废水一般工艺过程如下； 湿凝嗣 虢凝8 澄清痰至下步王牟 蔟承浸台 反应淀簿峰涛渡 ( 急速揽 芋) ( 缓缦搅捧) l污混至过撼蜕承工洋 叫沉渣 2 2 2 主差实验装置及赫品 菠验装薰：毫磁燕箨器，缓絮台，餮稻。 夔2 2 ，2 絮凝爱瘛装鬟 糖n 2 22r e a c t c l ro f f l o c c u l a t 姆8 亵验药品：聚合氯化铝，聚丙烯酰胺，脱色剂。 2 7 ，3 实验步骤 焱絮凝反应装嚣审努澍鼗苓窝豹采撵，毙雳聚台氯讫锫絮凝，瑗菠痤藩瑟豹 c o 【b 傻作为衡量絮凝效袋的标醺。搅拌遣鹰为1 0 0 r t r n i n l i ( r m i n ，浞含时间控涮 在2 r n i n ，- s m i n 。再用聚两烯酰胶、脱色剂以疑聚合氯化铝聚丙烯酰胺、聚合氯化锅 脱饿剡的组合试剂重复上述实验，从新得出啜性絮凝韵配比。 2 2 ，3 缝粱与讨论 ( 1 菠东c o d c ，斡溅定 硕士论文染辩座农洽理技术研究 襻。 西静承释翁c o d 心馕龟凄和p 辩髓翅裹掰示，将其颜鬯辫浸，强撬密冀中毅 表2 2 3 1 废水水成 t a b l e 2 2 3 1q u a l i t yo f w a s l c w a t e r 据此表w 看出，政_ 种废承的c o d c , r 僮各不相嗣。一般颤镪鞍深的废水c o d c ， 谯较意。韪烈秘废水浆锻滔浊，故羲裴絮疑裁进行絮凝沉淀处瑗。 还可以辫如，废水酃偏碱整。丽p 壬值不冀丈。所以，对废水的酸碱避，不需 要进行特剐的处理。而降低龟度。则需要絮凝剂的娥理。废水的包皮大小和c o d c 。 豹大小蠢一麓豹联系，德没蠢必然戆线形关系。 ( 2 ) 4 种壤永鹣最佳楚瑷方寨帮c o d c ，德 根据重复的实验和e 二较，得出综合的结果，侧重减小色度的效荣，找出最佳的处理 方褰，褥溅惑主墨渍滚黢c o d c ；篷，褥蘩絮凝舞# 怼黢零c o d e ，瓣影捐。 袭2 , 2 ，3 。2 备水样处理鳍巢 t a b l e 2 ，232t r e a t m e t t tr e s u l to f w a s t e w a t e r 荤猿擞t a a c 最佳爨( m g 越) 上蘑清滚c o d c ，德( m g l ) 馨g 4 0 5 4 0 3 4 9 组合试帮聚愫弹f 女蠢黼q 6 。络4 0 j 6 爝量p a c p a m f r o g l ) 5 0 3 4 0 2 6 06 0 5 0 53 9 ，o 64 0 1 6 4 0 35 0 摩 翅久p a c 笔靛色裁岳c o d c r 艟( m g 魁) i 4 s 1 6 5嗡1 5q 8 5 加入p a c 与p a m 后c o d o 擅( m g l ， - - 9 3 6q 强 5 6 43 5 f 一“”“”“h”h”“。“”h”hhmww_“p“1_wmww_。_”_mhw*h_“hqm_”h*一_hw_m” 硕士论文 染料废水治理技术研究 宅秘翡实验的其俸绝象妇下 表22331 x 水样处理效果 t a b l e 2 ，2333 e a t m e n tr e g a l to f1 ”w a s t c w a t c r 1 号水样2345 裂锈( m g l ) 3 04 04 56 0 8 0 散果 基本茏瓶淀漫，溶派艟慢，溶液沉淀馒t 溶液沉淀快，絮俸 反威液浑浊洋浊 浑浊蓬松 聚锻溅色剂( r a g l ) 3 0 34 0 3 4 0 1 54 0 6 6 0 6 效票 无骥鼹沉淀馒，溶沉淀慢，溶技沉淀慢，溶淑况淀迅速，上 一 塞塞 鋈鋈鎏。一登鎏 差鎏墨鲎鎏鎏麦。 表2 t342 号水樽她理结果 t a b l e 2 23 4t r e a t m e n tr e s u l to f 2 4w a s l o w a t e r 2 号农撵l234 s 一_ _ 一 黎铝_ ( r n g l )2 03 04 0j o 6 0 效果澎明显反应 沉淀慢，沉淀慢r 沉淀慢，沉淀快，上 溶液浑浊溶液浑浊 溶液潭拽层清液清亮 聚锅壤l 毪裁( m g l l ) 2 0 t 32 0 33 0 4 3 0 t 5 4 0 6 效果 甑度减低不沉淀慢t 沉淀慢r 沉淀慢，絮体密实， 一兰 堕望i 薹遵笙壅堡鎏堡壅透魏垦窒蓬鏖堡 在上面的实验中，可觅少量的脱色荆和聚铝组合不能产生很明显的效果，进行 了一系弼靛重复实验，褥戮媳m g l 聚铝箔r a g l l 聪色瓤效暴最谴。 献表中霹看篷，4 耪承释掰露要豹蘩凝裁辩皴量各不稻鼹。 1 峰水样色度和c o i ) c ，值较大，需要絮凝荆的量很大。絮凝荆对其作用也较明 显。 2 号承撵毪发较枣，c o l 3 e ，攮也较夺，僵聚镰慰它翁馋羁更主要一点，巍色裁 睾矮 不楚锻明显。 9 硕士论文凝辩壤水治理技术研巍 聚铝( m g 儿)2 02 03 04 05 0 效聚 漩淀馁，溶沉淀漤t 溶菹淀攫，溶 志投l 魁 液浑浊液浮；虫液浑浊 聚锚脱色制( m g l ) 2 0 32 0 4 3 0 44 0 4 絮体密赛，涯 淀较慢 5 0 ，6 散巢无爱瘦 浚淀镬，溶溅淀搜，溶嚣淀疆，溶嚣淀较浸，主 一。然垫逛篓鎏 鎏鋈鎏，塞鲎篓蓬塞。 表2 2 3 64 号水样处理缝累 t a b l e 2 2 3 6t r e a t m e n tr e s u l to f 4 8 煳培w a | 群 4 号水样12 聚锚( m l j 3 g3 5诣鞠 散粟 蕊本无反沉淀慢，溶沉淀慢一溶沉淀慢，溶 成滚撵浊 渡浑浊渡潭浊 聚铝，鹣戆剡( m g 凡) 3 0 1 23 0 3 6 0 反应较慢，色 度去陈效爨好 4 0 1 6 效聚 纂本无反沉淀幔，溶沉淀慢，溶沉淀俄溶反应鞍快，絮 一鏖鎏透鎏蓬堡鎏鎏黧麓签聋壅 3 弩承样韵色凄酌减遇对脱色荆豹要求比较多，但是，絮凝剂对它的c o d c , 响不