一、实验部分
(1)高盐废水。
实验有关高盐废水为某皮革企业浓水,浓水为综合废水经“双膜”作用所产生,COD为408mg/L,pH值为8.96,Mg2+、Ca2+、Na+、SO42-、Cl-、TDS的质量浓度依次为0.155、0.398、4.906、1.58、7.56、16.8g/L。
(二)膜与装置。
实验有关电渗析器结构为两室多层式,膜组件构成包括47对阴阳离子交换膜,膜槽尺寸130mm′325mm,有效膜面积100mm′220mm,采用钛涂钌电极,隔板厚度1.0mm,阴、阳极室同用1个极水槽,组装方式为1级1段。RO膜采用复合膜即LFC-LD-4040,试验选用2支100mm膜串联。
(三)实验流程。
试验具体操作流程如下:将原水进行简单微滤处理,泵入ED系统,RO进水采用ED系统脱盐水,对ED形成的浓缩盐水进行臭氧脱COD处理,获得浓盐水用作制革用料;经RO形成回用水,并获得浓水;通过RO形成产品脱盐淡水,获得的浓水与原高盐水进行混合,用作ED系统进水。系统构成包括ED与RO浓缩过程,ED浓缩过程,脱盐室起初放入TDS质量浓度为8mg/L的浓盐水,且浓盐水由原高盐水处理而来,浓缩室放入为质量分数15%NaCl溶液,极室放入质量分数3%Na2SO42-溶液,且互相之间溶液可以不同流速进行各自循环。
(四)分析方法。
运用EDTA滴定法测定Ca2+、Mg2+含量,AgNO3沉淀法测定Cl-含量,EDTA滴定法测定SO42-含量;按照GB11914-89测定COD;运用多参数水质检测仪(DDS-11A)电导率。ED电流效率η计算:h=FqV(cdi-cdo)/(NI)。式中,F法拉第常数(96.485kC/mol),qV淡水体积流量,cdi、cdo淡水系统进、出ED的浓度,I电流,N组装膜对数。
铜是人体所必须的微量元素之一,它主要通过食物链进入人体。但人体内铜的含量超标会导致中毒,出现呕吐、抽筋、惊厥等不良反应,甚至死亡。铜在工业中应用较广,工业生产会产生大量的含铜废水。目前,含铜废水的处理方法包括化学沉淀法、铁氧体法、离子交换法、吸附法、电解法、膜分离法、晶析法、电渗析法等。吸附法作为一种重要的重金属废水处理方法已经得到了广泛应用。
本实验自配含Cu2+的模拟溶液,以D401螯合树脂为吸附材料,在单因素试验的基础上,采用响应曲面法(responsesurface methodology,RSM)对影响树脂吸附的各因素的交互作用进行研究,确定佳的测定条件。
1、实验
1.1 原料与试剂
五水合硫酸铜;硝酸;氢氧化钠;D401树脂。实验所用试剂均为分析纯,用水均为超纯水(电阻率为18.25MΩ•cm)。
1.2 仪器与设备
AEY-220型电子分析天平;电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES,ThermoFisherScientific);PHS-3C型pH测量仪;旋转振荡器;超纯水系统。
1.3 树脂预处理
(1)称取一定量的树脂;
(2)用蒸馏水浸泡24h并过滤;
(3)用1mol/L的盐酸浸泡2h并过滤;
(4)用蒸馏水反复洗涤至流出液的pH值为7;
(5)用1mol/L的氢氧化钠浸泡2h并过滤;
(6)用蒸馏水反复洗涤至流出液的pH值为7;
(7)反复操作几次后,用去离子水浸泡,待用。
染料利用率低,色度、COD高;电解质浓度高。碱性大、pH高(一般pH为11);为了保持pH值稳定,加入大量弱碱(纯碱);污染物成分复杂、可生化性差,是难处理的工业废水。
2、现有活性染料印染废水处理技术
活性染料虽然种类不同,但都是分子量在600~2000之间,含羟基、胺基的水溶性小分子物质,主要用于棉染。其废水的主要处理技术如下。
微生物生化法(厌氧酸化水解、好氧生化降解、生物炭降解、光合细菌法)。
混凝沉淀(或气浮)法、脱色剂脱色法。
膜分离法。根据所分离的物质,在MF膜、UF膜、NF膜、RO膜中选择膜种类。
电化学法(电催化氧化法、电化学氧化法、电凝聚法、电气浮法、光电化学氧化法、内电解法)。
强氧化法(芬顿试剂强氧化法、金属氧化物催化臭氧强氧化法、紫外线催化臭氧强氧化法)。
树脂吸附法、活性炭吸附法。
超声波氧化法、湿式空气氧化法、超临界水氧化法。
3、活性染料印染废水处理技术选择
经过研究分析和对比试验,发现以下技术具有较高的科学性和先进性,效果显著。
3.1 芬顿试剂强氧化法
H2O2与Fe2+的结合,在酸性条件下,通过Fe2+与Fe3+相互转换、传递,将H2O2激发出具有高氧化电位(2.8V)、获得电子能力非常强(仅次于F2)的羟基自由基(-OH),(-OH)通过引发链反应持续进行直到H2O2耗尽,终将有机污染物完全氧化为简单的小分子H2O、CO2等。因此它适用于很多种有机物的氧化分解,是一种有效处理印染废水的方法,特别是应用于生物难降解或一般化学氧化难奏效的印染污水的处理。要达到这种效果,针对不同的废水其反应条件(如pH、H2O2与Fe2+的比例、试剂的浓度、试剂投加量)至关重要。以比较有代表性的3种难降解的染料废水为例,在不同的Fe2+/H2O2、pH下做交差试验。