PDAC改性粉煤灰处理印染废水的试验研究

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篇首语:不经过琢磨,宝石也不会发光。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了PDAC改性粉煤灰处理印染废水的试验研究相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

采用高分子絮凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDAC)和粉煤灰为原料,利用水溶液吸附的方法合成改性粉煤灰,并应用于印染废水的处理。通过正交试验和单因素影响试验,考察了改性的最佳工艺参数。结果表明,在吸附反应时间2h,反应温度40℃,改性剂PDAC浓度50g/L,pH值3.4的最佳条件下,改性粉煤灰对废水色度和COD的去除效果最好。
目前,中国纺织印染行业废水排放总量占总工业废水排放量的35%。印染废水主要含有染料、浆料、助剂、酸碱、纤维杂质及无机盐等,具有成分复杂、浓度高、色度大、难降解等特点,如果未达标排放,不仅直接危害人体健康,而且会对水体、土壤及生态系统产生严重的破坏。因此,开发高效廉价的污水处理剂,己成为印染废水治理的当务之急。阳离子絮凝剂PDAC具有阳离子单元结构稳定,高效无毒,使用不受pH变化的影响等优点,广泛用于水处理领域中。粉煤灰是燃煤电厂大量排放的一种多孔性松散固体废弃物,比表面积较大,有较强的吸附能力,若不加以利用而直接送往贮灰场,不仅占用大量土地,而且粉煤灰的渗滤和飞扬还会污染地下水、大气、土壤等。因此,利用PDAC水溶液吸附法合成改性粉煤灰,并用于处理印染废水,实现以废治废,具有较好的环境和经济效益。
1 试验材料和方法
1.1 试验材料
试验所用粉煤灰取自昆明发电厂,其化学组成如表1所示。

聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDAC):无色透明粘稠液体,pH值5~7,密度为1.04g/ml。试验水质:试验所用水质取自某印染厂未经处理的废水,水样呈深蓝绿色,微臭,废水pH为9.71,COD为806.4mg/L。
1.2 改性粉煤灰的制备
将粉煤灰在100℃下烘干,过120目筛,然后取50g加入100ml一定浓度的PDAC溶液中搅拌,控制水浴温度为40℃~70℃,搅拌反应一定时间后,产物经抽滤、洗涤后在120℃下烘干,研磨过120目筛,备用。制得经PDAC改性的粉煤灰(以下简称改性粉煤灰)。
1.3 试验方法
试验采用正交法和单因素控制方法,通过对印染废水进行脱色试验,探讨改性剂PDAC合成改性粉煤灰的最佳条件。
①取100mL印染废水于250ml锥形瓶中,加入2g改性粉煤灰,中速条件下在振荡器上振荡30min后静置60min,取上清液过滤后,在该印染废水最大吸收波长处测定其吸光度,计算脱色率。脱色率的计算公式为:T=(1-A/A0)×100%式中:A0———吸附前溶液的吸光度;A———吸附后溶液的吸光度。
②COD测定:采用重铬酸钾法测定。
③印染废水最大吸收波长:通过波长扫描,确定该印染废水的最大吸收波长为388nm。
2 试验结果与讨论
2.1 正交试验
在本试验中,影响粉煤灰改性的条件很多,根据试验条件和试验目的,选取了4个因素、4个水平作为正交设计试验分析的基本参数,详见表2。设计了L16(45)正交表,将所选的4个因素依次安排在表的各行各列上,试验设计和脱色试验结果见表3。


从表3可以看出,PDAC的浓度是影响改性效果的关键因素,起着最主要的作用;反应温度为一般因素,对改性后处理废水效果的影响仅次于PDAC浓度;改性时间和PDAC溶液的pH值是次要因素,影响较小,因此对反应时间和PDAC溶液pH值不加以考虑,确定反应时间为2h,pH值为PDAC溶液原始值3.4。
2.2 单因素影响试验
根据正交试验结果,进行单因素试验。重点考虑温度和PDAC浓度对粉煤灰改性效果的影响。
2.2.1 PDAC浓度的影响
在反应温度为40℃,反应时间2h,PDAC溶液pH值为3.4的条件下,改变PDAC浓度进行试验研究,见图1、图2显示了PDAC浓度变化对废水脱色效果和COD去除效果的影响。
由图1可以看出,随着PDAC浓度的增大,脱色率急剧增高,当PDAC浓度增大到40g/L,之后逐渐增大的PDAC浓度使改性粉煤灰更多地表现为PDAC的特性,脱色率的增加幅度明显减小,并基本趋于稳定,脱色率保持在90%~95%之间。图2显示,COD去除率随着PDAC浓度的增大,呈先增大后减小的趋势。在PDAC浓度为50g/L时COD去除率达到最大,为41.78%,之后COD去除率却随着PDAC浓度的增加而下降。综合考虑脱色率与COD去除率的效果,确定改性剂PDAC的浓度为50g/L。

2.2.2 反应温度的影响
试验条件为:PDAC浓度40g/L,反应时间2h,PDAC溶液pH3.4。见图3、图4表明,随着反应温度的增加,脱色率和COD去除率均表现出先增大后减小,之后又逐渐增大的趋势,但二者变化幅度都较小,脱色率在91%~93%之间波动,而COD去除率在25%~40%之间。在40℃时,脱色率及COD去除率都达到最大值,分别为92.37%和39.4%。由此可知,温度的增加对改性粉煤灰处理废水效果的影响并不十分显著,并不是温度越高,改性粉煤灰的性能越好,因此,确定最佳改性温度为40℃。

3 结论
(1)根据正交试验和单因素影响试验,确定合成改性粉煤灰的最佳条件为:PDAC浓度为50g/L,

反应温度40℃,反应时间2h,PDAC溶液pH值3.4。此时,改性粉煤灰同时具有絮凝剂PDAC和粉煤灰的特性。
(2)由试验结果可以看出,改性粉煤灰对色度有较好地去除效果。分析原因,主要是由于表面张力的作用,粉煤灰表面疏松多孔,具有较大的比表面积和较高的表面能,并且表面存在Si、Al等活性点,能较好地吸附水中的污染物。而PDAC具有较好的絮凝性能,用PDAC改性粉煤灰后,PDAC能大量附着包裹在粉煤灰表面,使粉煤灰的比表面积增大,亲水性增强,从而使合成的改性粉煤灰絮体较大,能更好地吸附废水中的残留染料。
(3)影响粉煤灰改性的关键因素是PDAC浓度,反应温度为一般因素,而反应时间和PDAC溶液pH值是次要因素,因此,文章未对次要因素进行单因素试验的探讨,在实际生产中,调节pH值需加入大量的酸和碱,不但增加了物耗而且费时,从而可以不考虑pH的影响。

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