稀土-壳聚糖复合絮凝剂印染废水处理应用研究

1、 稀土-壳聚糖复合絮凝剂印染废水处理应用研究周 谨（苏州经贸职业技术学院轻纺系）摘 要： 本文利用稀土-壳聚糖复合絮凝剂处理印染废水，探讨了复合絮凝剂处理印染废水的处理工艺及最佳处理条件，研究了复合絮凝剂使用时稀土和壳聚糖的浓度、pH值及温度对印染废水处理的去浊率、COD去除率、脱色率的影响。采用正交实验结合单因素实验的方法实验，结果表明：复合絮凝剂处理印染废水的最佳条件：稀土-壳聚糖复合絮凝剂浓度为1.5g/L，反应pH=9，温度为35-45。关键词：稀土、壳聚糖、复合絮凝剂、印染废水、处理印染行业是工业废水排放大户。随着国内经济的快速发展，印染行业也获得了迅猛发展,在获得巨大经济效益的同时

2、，其用水量和废水排放量大幅度增加。印染废水具有水量大、温度高、有机物浓度高、成分复杂、生化性差、色度高等特点。其中主要含有染料、浆料、助剂、酸碱、油剂、纤维杂质及无机盐等。该类废水的处理首先须解决的问题是降低COD与脱色。目前国内常用的废水处理方法有生物法、化学法、物理法等，其中化学混凝法因其具有适应性强、操作简单、设备占地少、去COD、色度高、基建投资少等优点，而被广泛应用于印染废水处理中。目前，各类絮凝剂在印染废水处理中占有重要地位，絮凝剂已从铝系、铁系发展到有机合成高分子絮凝剂、微生物絮凝剂、天然高分子絮凝剂、复合混凝剂等，同时趋向高效、低毒无公害、多功能、复合化的绿色产业发展。壳聚糖是

3、甲壳素的主要成分，目前广泛地被应用于生物、医药、环保、化工等行业，仅在环保领域，利用其具有的絮凝性质，已被较多用于水处理。作为稀土储量世界第一的我国，利用稀土处理废水领域应用渐广。鉴于稀土独特的理化性质，其也在絮凝剂的开发与应用中日渐活跃。近年来将稀土与聚合氯化铝(铁)复配或将稀土与壳聚糖、纤维素等复配，制成稀土-无机高分子复合型混凝剂或稀土-有机高分子复合型混凝剂的研究开始起步。此实验的的意义在于，综合前人在这方面的研究成果，在前期研究稀土与壳聚糖复配混凝效果的基础上，将按一定比例的混合稀土与壳聚糖复配，制成稀土-壳聚糖复合絮凝剂，用于处理印染废水，探讨最佳工艺，并对其作用机理作初步分析。1

4、 实验材料和仪器设备1.1主要原料和试剂印染废水:苏州辉岭蕾丝有限公司提供，pH=6-10, COD为2800mg/L左右；壳聚糖（医药级，脱乙酰度为90）：浙江澳兴生物科技有限公司生产；混合稀土（主要成分氯化镧、氯化铈）：江苏泰州永固稀土有限公司提供；硫酸银、重铬酸钾、硫酸亚铁铵、氢氧化钠等均为AR级.1.2主要仪器主要仪器:JB90型强力电动搅拌机、78-型磁力加热搅拌器、智能型数字转速表、可调定量加液器、 pHS-3C型精密pH计、QZ201散射式浊度仪、UV-1600型紫外可见分光光度计、酸度计。1.3测定结果方法1）脱色率测定分光光度法测定最大吸收波长 脱色率%=（A-B）/A*10

5、0% 注：A为处理前污水的吸光度 B为处理后污水的吸光度2）去浊率测定去浊率%=（E-F）/E*100% 注：E为处理前污水浊度 F为处理后污水浊度3）COD的测定 CODcr的测定采用标准重铬酸钾法2 试验部分2.1稀土-壳聚糖复合絮凝剂的制备首先在称取0.5g壳聚糖于烧杯中，然后加入20mL的冰醋酸，加热（4050）、充分搅拌，直至壳聚糖完全溶解。再将溶解后的壳聚糖溶液移至容量瓶（500mL）中定容，最终配成1g/L的壳聚糖溶液。最后将稀土与配好的壳聚糖溶液按3:7比例混合5，于常温下搅拌24小时使其充分融合，最终制成10g/L稀土壳聚糖复合絮凝剂。22絮凝试验絮凝方法:采用静态烧杯试验，

6、取1L的废水水样（用氢氧化钠或硫酸调节pH值），搅拌(100r/min)1min，使水样混匀后，投入稀土-壳聚糖絮凝剂溶液,快速搅拌(300r/min)2min，再慢速搅拌(50r/min)，静置30min后，取上层清液测浊度和COD、色度。3 正交试验及结果分析3.1正交试验结果稀土与壳聚糖复合使用处理印染废水，在一定温度、pH值、搅拌时间条件下，测定废水去浊度、COD和色度。根据去除率进行极差分析和水平优选结果,见表1.表1正交实验表及计算分析 因素水平复合絮凝剂投加量（g/L）pH搅拌时间（分）温度（）去浊率（%）COD去除率（%）脱色率（%）10.56.052552.4251.3348

7、.3621.06.0102573.6156.0653.1631.17.053580.3569.3759.4241.27.0104583.4677.6464.6351.48.052589.5086.2373.6861.58.0103597.5691.8380.1772.09.054596.7489.3884.2182.59.0102595.1284.0883.2493.010.053586.2384.2082.32103.510.0104580.8678.6976.343.2结果及讨论3.2.1投加量对絮凝结果的影响 将稀土-壳聚糖复合絮凝剂按照0.5 g /L；1.0 g /L；1.1g/L；

8、1.2.0g/L；1.4g/L；1.5g/L；2.0g/L；2.5g/L；3.0g/L； 3.5g/L的量分别加入水样中进行絮凝实验，所得结果见图1。图1 不同投加量对去浊率、COD去除率、脱色率的影响实验结果表明，稀土与壳聚糖复合使用时，其投加量对去浊率、COD去除率及脱色率的影响都很大。同时可以得出，并非稀土-壳聚糖复合絮凝剂的投加量越大处理效果越好，当复合絮凝剂投加量达到2.5g/L后，其去浊率、COD去除率及脱色率均开始下降，其中去浊率的降低速度最快，脱色率的降低较缓慢。所以当稀土-壳聚糖复合絮凝剂投加量为1.5 g/L时效果最好：去浊率为97.56%，COD去除率为91.83，脱色率

9、为84.21%。3.2.2 pH对絮凝效果的影响在稀土-壳聚糖复合絮凝剂最佳投加量1.5g/L时，控制印染废水PH值分别为：6、7、8、9、10进行絮凝试验，得出实验结果见图2。图2 pH对去浊率、COD去除率、脱色率的影响实验结果表明，pH对絮凝效果的影响很大，从图2可清晰的看出当pH为9时，絮凝效果最好，当PH继续增加时，复合絮凝剂处理废水后，去浊率、COD去除率及脱色率均开始下降。当废水pH在适合范围之内时，使用稀土-壳聚糖复合絮凝剂处理废水时絮凝效果可提升40%左右，可得到最佳絮凝效果：当pH=9时，去浊率为96.74%，COD去浊率为89.38%，脱色率为84.21%。3.2.3 温

10、度对絮凝效果的影响在稀土-壳聚糖复合絮凝剂最佳投加量为1.5g/L，最佳pH为9时，调整废水温度分别为25、35、45、55、60，进行絮凝试验，得出实验结果见图3。图3 温度对去浊率、COD去除率、脱色率的影响实验结果表明，复合絮凝剂处理印染废水时，温度对絮凝效果有一定的影响。其中温度对去浊率的影响最大。当温度在3545时，絮凝效果最好，去浊率可达到97%左右，COD去除率可达到91%左右，脱色率可达到82%左右。从图上可清晰看出较高的温度条件下絮凝效果比较好。相关资料表明，壳聚糖絮凝剂的水解可能是吸热反应，当温度低时，其水解速度较缓慢，而此时水中污染物的布朗运动也比较弱，从而不利于凝聚作用

11、的发生。但太高温度则由于污染物的布朗运动过于剧烈，会对稀土-壳聚糖的絮凝作用有所抑制。另外，从图 3 可看到，温度对去浊效果的影响较脱色效果及COD去除率大。随着温度的升高，浊度变化较快，而脱色效果及COD去除效果变化较缓慢。4 结论4.1实验结果表明，稀土-壳聚糖复合絮凝剂处理印染废水时，复合絮凝剂的投加量、pH及温度等条件都对絮凝效果有一定影响，稀土-壳聚糖复合絮凝剂处理印染废水的最佳条件为：复合絮凝剂浓度为1.5g/L，pH为9，温度为3545 ；此时去浊率为97.56%、COD去浊率为92.83%，脱色率为80.17%；4.2稀土-壳聚糖复合絮凝剂是一种优良的印染废水处理剂，对废水中的悬浮物去除效果优良，不产生二次污染；4.3壳聚糖与稀土复合后，因其具有复配增效和协同作用，大大提升了絮凝效果，可以节省絮凝剂的使用从而节省废水处理成本。5 稀土-壳聚糖复合絮凝剂絮凝及脱色机理絮凝法是一种有效而又经济的废水脱水处理方法之一。它既可以去除原水中的浊度和色度等感官指标，也可以去除各种有毒、有害污染物。絮凝法就是在废水中预先投加化学药剂(即絮凝剂)使水中难以沉淀的细小颗粒(粒径在1至100纳米之间)及胶体颗粒失去稳定性形成聚集或