粉煤灰铁屑组合处理印染废水的研究

©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net粉煤灰铁屑组合处理印染废水的研究朱洪涛,张振声,许佩瑶(华北电力大学环境工程系,保定071003)摘要:提出采用粉煤灰和铁屑组合处理印染废水的方法。该方法以电化学作用为主,兼有还原、物理吸附和混凝等多种机制。试验研究了实际应用的最佳条件,结果表明,处理后印染废水的COD和色度去除率分别达到77%和95%。关键词:粉煤灰;铁屑;处理;印染废水中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:100326504(2002)0420008202印染行业排放的染色废水是国内外普遍遇到的有害工业废水之一,严重污染环境。目前国内关于该类废水的主要处理技术有氧化法、吸附法、反渗透法、电解法、絮凝沉淀法、混凝—生化法等,这些方法虽然取得了一定成绩,但仍存在问题。内电解法具有价格低廉、设备简单、效果明显等优点,作为处理印染废水的手段成为近年来引人注目的研究领域。本试验提出一种改进的铁屑内电解法,即采用粉煤灰和铁屑两种工业废料组合处理印染废水,取得了较好的处理效果。1处理机理探讨1.1电化学作用由于铁和碳电势有明显差异,在电解质溶液中相互接触的铁屑和粉煤灰可作为粉状电极,构成数目众多的原电池,铁作为阳极被腐蚀,碳作为阴极,并发生电极反应。阳极(Fe)Fe→Fe2++2eE=-0.44V阴极(C)2H++2e→2[H]→H2(酸性溶液)E=0.00V新生态产物H和Fe2+具有较高的化学活性,在偏酸性溶液中能与印染废水中的许多组分发生还原反应,破坏发色物质的发色结构,使染料的共轭体系发生断裂而达到脱色的目的。1.2还原作用在酸性溶液中新生态产物Fe2+对偶氮染料有较强的还原作用,使大分子染料离解为低分子物质。4Fe2++R-N=N-R′+4H2ORNH2+R′NH2+4Fe3++4OH-铁在偏酸性水溶液中能直接将染料还原为胺基有机物。胺基有机物色淡,故废水色度降低。4Fe+R-N=N-R′+4H2ORNH2+R′NH2+4Fe2++4OH-1.3混凝作用Fe2+和Fe3+是良好的絮凝剂,在适宜的pH值时会形成Fe(OH)2和Fe(OH)3絮状沉淀。在酸性条作者简介:朱洪涛(1970-),女,讲师,硕士,主要从事应用化学方面的理论研究和水处理技术的研究。件下Fe2+具有很高的吸附—絮凝活性,能将废水中的染料分子交联在一起而絮凝沉积下来,从而降低废水的COD和色度。粉煤灰本身为碱性有利于氢氧化铁胶体的形成,所含的硅酸盐胶粒又可起助凝剂作用。1.4物理吸附作用粉煤灰由于其结构上的多孔性,粒径较小,有较大的比表面积,表面价键的不饱和性及存在大量的含氧基团(如羟基、羰基等),故有较强的吸附能力,可吸附染料分子。1.5H+活化作用铁在有氧环境中,极易在其表面生成一层氧化膜产生钝化现象,使金属腐蚀减缓,降低脱色效果。适时的加入H+能破坏阳极氧化膜,起到阳极的活化作用。因此该方法需要较低的pH值。FeO+2H+→Fe2++H2OO2+4H+→2H2O1.6间接处理作用处理后的出水中带有Fe2+、Fe3+和微小的焦碳颗粒是良好的凝聚剂和吸附剂,再加碱沉淀处理后可使水质进一步改善,从而提高色度和COD去除率。2试验内容和结果2.1试验方法和分析方法取印染废水水样,用酸将其pH调整为一定数值,同时加入一定比例的粉煤灰和铁屑,经静态或动态处理后再调整水样pH值呈碱性,对清水水质进行测定。COD测定采用重铬酸钾标准法;色度测定采用稀释倍数法。2.2静态试验安排一组正交试验来确定粉煤灰投加量、铁屑投加量、废水pH值和反应时间各因素对废水处理效果影响的大小。正交试验因素及水平见表1所示,试验结果列入表2中。正交试验结果表明,极差大小顺序为RA>RC>RD>RB,即影响COD去除率的四因素重要性顺序为·8·环境科学与技术第25卷第4期2002年7月©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net表1L9(34)正交试验因素—水平表水平因素ABCD132056243044354065A为进水pH值;B为处理时间(min);C为铁屑投加率(%);D为粉煤灰投加率(%)。表2L9(34)正交试验结果与极差分析表编号因素出水去除率(%)ABCDCOD(mg·L-1)色度(倍)色度COD11111483.75094.171.021222590.08090.664.631333525.17591.268.542123553.46092.966.852231450.14095.3