活性染料模拟废水絮凝脱色作用及机理的初步研究

摘要

本文采用絮凝法对活性染料模拟废水进行了絮凝脱色效果研究和机理分析。
　　以4种无机絮凝剂PAC、PFS、AS、FS，3种阳离子均聚物PDAC、PDMC、PDM和阳离子共聚物P(DAC-AM)分别对3种活性染料红3BF、黄3RF和艳蓝KN-R的单组份模拟废水进行了絮凝脱色烧杯实验。考察絮凝剂投加量对模拟废水的脱色率、CODcr去除率、悬浮颗粒Zeta电位等的影响。并测定了絮团沉降速度、絮团红外，在此基础上分析比较了无机絮凝剂种类、废水pH值，均聚物特征粘度，共聚物特征粘度及阳离子度和染料相对分子质量及电荷量对脱色率的影响，初步解释了絮凝脱色机理。
　　结果表明:模拟废水脱色率、CODcr去除率均随絮凝剂投加量的增加先逐渐上升至最高点而后下降;而悬浮颗粒Zeta电位均随絮凝剂投加量的增加而增大。分析实验数据可得:在各自最佳絮凝脱色条件下，PAC最佳脱色率的投加量范围和废水pH适应范围比其他3种无机絮凝剂相对范围宽;随着均聚物PDMC、PDAC和PDM特征粘度分别由1.84、0.84和0.57dL·g-1增大到6.16、6.88和2.98dL·g-1，最佳脱色率无显著变化;共聚物特征粘度（阳离子度为50％）由4.90dL·g-1增大到12.61dL·g-1或阳离子度（特征粘度为7.5dL·g-1左右）由30％增大到100％，最佳脱色率均增大，但随阳离子度增大最佳脱色率的投加量范围变窄。此外，随着染料相对分子质量(626～1136)增大，分子结构中磺酸基数(1～4)增多，所需絮凝沉降时间越短，越易被絮凝脱色。结合Zeta电位和絮团沉降速度测定可得:无机高分子PAC、PFS能通过电中和和吸附架桥作用，迅速与染料形成大絮体，而低分子AS以电中和作用为主，所需絮凝沉降时间长;均聚物PDMC分子中含有憎水性的甲基有利于其对染料分子的脱溶，絮凝沉降时间明显比PDAC和PDM短。最佳脱色率时均聚物絮凝剂带入的电荷只占染料所带总电荷量的4/5左右。絮团红外光谱显示:均聚物中-N+(CH3)3与染料分子中-SO3-反应生成了不溶性的染料铵盐大分子。
　　由此可知，无机絮凝剂种类、废水pH值对活性染料模拟废水最佳脱色率有显著影响;阳离子均聚物特征粘度对脱色效果无显著影响;阳离子共聚物的特征粘度、阳离子度与絮凝脱色效果密切相关。以上研究，为系统研究多组份模拟印染废水及实际印染废水奠定了一定基础。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 印染废水的现状及特点

1．2 活性染料的结构及其特点

1．3 废水处理方法及发展趋势

1．3．1 印染废水的物理处理法

1．3．2 印染废水的生物处理法

1．3．3 印染废水的化学处理法

1．3．4 处理方法的发展趋势

1．4 絮凝剂的分类及特点

1．5 无机絮凝剂处理活性染料印染废水的研究现状

1．6 聚季铵盐絮凝剂处理活性染料模拟印染废水的研究现状

1．7 存在问题

1．8 本课题的提出、研究内容及研究意义

1．8．1 课题的提出

1．8．2 研究内容

1．8．3 研究意义

2 实验原理

2．1 混凝机理

2．2 铝盐和铁盐的混凝机理

2．3 高分子在颗粒表面的吸附

2．4 有机阳离子絮凝剂与活性染料的作用机理

3 实验部分

3．1 实验仪器和药品

3．2 方案设计

3．2．1 无机絮凝剂对模拟废水处理的实验

3．2．2 季铵盐均聚物絮凝剂对模拟废水处理的实验

3．2．3 共聚物P(DAC-AM)对模拟废水处理的实验

3．2．4 研究工作流程与思路

3．2．5 结果评价

3．3 基本实验步骤

3．3．1 药剂及模拟印染废水配制

3．3．2 基本絮凝实验条件的选择

3．3．3 无机絮凝剂对模拟废水处理实验步骤

3．3．4 均聚物絮凝剂对模拟废水处理实验步骤

3．3．5 共聚物絮凝剂对模拟废水处理实验步骤

3．4 无机絮凝剂对模拟废水的絮凝脱色实验结果及机理分析

3．4．1 絮凝剂配制浓度的选择

3．4．2 絮凝操作条件的选择

3．4．3 絮凝剂投加量对脱色率的影响

3．4．4 染料结构对脱色率的影响

3．4．5 各絮凝剂絮凝沉降时间对脱色效果的影响

3．4．6 模拟废水CODcr的去除

3．4．7 模拟废水pH对絮凝脱色的影响

3．4．8 小结

3．5 季铵盐均聚物絮凝剂对模拟废水絮凝脱色实验结果及机理分析

3．5．1 絮凝剂配制浓度的选择

3．5．2 絮凝操作条件的选择

3．5．3 季铵盐均聚物对模拟废水絮凝脱色的影响

3．5．4 染料结构对脱色率的影响

3．5．5 模拟废水CODcr的去除

3．5．6 季铵盐均聚物絮凝剂与染料的作用机理探讨

3．5．7 小结

3．6 共聚物絮凝剂对模拟废水絮凝脱色实验结果

3．6．1 共聚物特征粘度对脱色率的影响

3．6．2 共聚物阳离子度对脱色率的影响

3．6．3 染料结构对脱色率的影响

3．6．4 小结

3．7 絮凝剂用量、适合投加量范围及沉降时间的比较

4 结论

5 展望

致谢

参考文献

附录