印染廢水的處理方法及處理工藝研究

竇容妮，牛顯春，雒芮，謝景光，鄧輔財(cái)

廣東石油化工學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣東省石油化工污染過(guò)程與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

印染廢水是我國(guó)排放量最大的三種工業(yè)廢水之一[1]，相比其他污水，印染廢水由于色度極大，成分極為復(fù)雜等特點(diǎn)而極難得到有效處理，故而此方面的研究也長(zhǎng)年成為環(huán)境治理領(lǐng)域的熱門(mén)。絮凝法通常作為一種有效的脫色方法在印染廢水的預(yù)處理階段使用。但常規(guī)的絮凝法均具有各自的不足，如無(wú)機(jī)絮凝劑用藥量大、費(fèi)用高、污泥多，而且單一處理效果較差，后續(xù)還需其它方法進(jìn)一步處理；有機(jī)的聚丙烯酰胺則通常需要與其它藥劑配伍使用，而且殘余的丙烯酰胺單體具有一定毒性，存在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；天然絮凝劑易發(fā)生生物降解而失去活性[2]。綜合各種絮凝劑的優(yōu)缺點(diǎn)和當(dāng)前社會(huì)的需要來(lái)看，有機(jī)高分子絮凝劑是一個(gè)比較好的選擇，合成出一種經(jīng)濟(jì)適用的脫色劑具有廣泛的前景。

實(shí)踐證明，雙氰胺-甲醛聚合物在對(duì)印染廢水處理中可以作為絮凝劑使用[3,4]，但形成的絮體較小，而且原材料雙氰胺的價(jià)格昂貴。本文擬以雙氰胺與甲醛的聚合反應(yīng)為主反應(yīng)，優(yōu)化合成條件，提高其綜合性能，以制得物廉價(jià)美的脫色劑。

一、材料與方法

（一）實(shí)驗(yàn)藥劑

甲醛：化學(xué)純38%，購(gòu)自濟(jì)南創(chuàng)世化工有限公司；雙氰胺：分析純，購(gòu)自無(wú)錫亞泰化工有限公司；活性艷紅X-3B，購(gòu)自南京都萊試劑有限公司。

（二）實(shí)驗(yàn)方法

1.脫色劑的制備

500mL三頸燒杯中加入摩爾比為1：2.5的雙氰胺與甲醛水溶液，在85℃恒溫條件下以200r/min的速度攪拌3小時(shí)。自然冷卻至室溫，將產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至樣品瓶中，常溫保存。

2.絮凝實(shí)驗(yàn)

通過(guò)絮凝實(shí)驗(yàn)來(lái)考察產(chǎn)品的脫色性能。采用燒杯實(shí)驗(yàn)的方法，100mL模擬印染廢水中，加入1mL脫色劑，以200r/min的速度攪拌10分鐘，靜置6小時(shí)后，分析上清液。

3.脫色性能評(píng)價(jià)

取上清液進(jìn)行紫外光吸光度的全譜圖像掃描，與處理之前廢水的全譜圖像進(jìn)行對(duì)比，取最高峰作為最大吸光度，用下式計(jì)算脫色率：

（三）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.反應(yīng)時(shí)間優(yōu)化

本次實(shí)驗(yàn)按雙氰胺與甲醛（摩爾比）為1：3的反應(yīng)物比例研究反應(yīng)時(shí)間的影響，分別設(shè)置反應(yīng)時(shí)間為1.5、2、2.5、3、3.5小時(shí)進(jìn)行五次實(shí)驗(yàn)，按0.1mL/L的脫色劑投加量進(jìn)行絮凝脫色實(shí)驗(yàn)，在540nm下測(cè)上清液吸光度，與200mg/L活性紅染料原液對(duì)比，計(jì)算脫色率。

2.甲醛用量?jī)?yōu)化

按雙氰胺與甲醛摩爾比為1：2.2、1：2.6、1：3、1：3.5的比例進(jìn)行四次實(shí)驗(yàn)，研究反應(yīng)物雙氰胺與甲醛的最佳摩爾配比。

二、結(jié)果與討論

（一）制備反應(yīng)時(shí)間的優(yōu)化

在85℃條件下，制備反應(yīng)90、120、150、180、210分鐘下制得的產(chǎn)品脫色效果如圖1所示。不同反應(yīng)時(shí)間下產(chǎn)品的外觀性狀與脫色率見(jiàn)表1。

表1 不同反應(yīng)時(shí)間下產(chǎn)品的外觀性狀與脫色率

圖1 不同制備反應(yīng)時(shí)間下產(chǎn)品的脫色效果

通過(guò)對(duì)以上分析可知，反應(yīng)時(shí)間過(guò)短，產(chǎn)品尚未成型，不具備脫色性能，在反應(yīng)2.5小時(shí)后脫色性能逐步上升，反應(yīng)時(shí)間超過(guò)3小時(shí)，產(chǎn)品脫色性能下降。在反應(yīng)3小時(shí)時(shí)產(chǎn)品的脫色性能最好，對(duì)200mg/L活性紅X-3B的脫色率為94.8%。

（二）甲醛用量的優(yōu)化

在85℃下，反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)，雙氰胺與甲醛摩爾比為1：2.2、1：2.6、1：3、1：3.5四種比例制得的產(chǎn)品脫色效果如圖2所示。不同甲醛用量下產(chǎn)品的外觀性狀與脫色率見(jiàn)表2。

圖2 不同甲醛用量下產(chǎn)品的脫色效果

表2 不同甲醛用量下產(chǎn)品的外觀性狀與脫色率

通過(guò)對(duì)上分析可知，反應(yīng)物中甲醛占的比例越小，所制得脫色劑越粘稠，產(chǎn)品中白色沉淀（有效成分）越多，在雙氰胺：甲醛（摩爾比）為1：3時(shí)，產(chǎn)品的脫色效果最好，對(duì)200mg/L活性紅X-3B的脫色率可達(dá)96.6%。

三、結(jié)論

經(jīng)本文研究，得出的最佳的雙氰胺-甲醛脫色劑合成條件為雙氰胺：甲醛（摩爾比）為1：3，在溫度為85℃條件下，反應(yīng)時(shí)間3小時(shí)，在此條件下制得的產(chǎn)品具有最佳脫色性能，對(duì)200mg/L活性紅X-3B的脫色率可達(dá)96%以上。