魏 红1 , 徐志嫱1 , 李克斌2
(1. 西安理工大学水利水电学院,陕西西安710048 ;2. 西北大学化学系,陕西西安710069)
摘要: 对超声波对印染废水中COD 的去除效果进行了实验研究,考察了废水初始COD 值、反应时
间、温度、超声功率和p H 值等因素的影响。结果表明,超声波对印染废水中COD 有非常明显的去
除效果,超声辐照120min ,印染废水、1 ∶5 和1 ∶2 (漂炼∶印染废水) 混合废水的COD 去除率分别
达到62. 28 %、77. 27 %和90. 74 %;废水的COD 超声去除率随温度的升高而降低,随超声波功率的
升高而增加;在p H = 8. 0 ( ±0. 3) 时超声波降解印染废水效果达到最佳。实验还考察了几种无机
盐对反应的影响,结果表明,加入KNO3 、NaCl 、CaCl2 和FeCl3 均提高了COD 的去除率,特别是
FeCl3 ,反应90min ,废水的COD 去除率达到99. 46 % ,没有加无机盐时为83. 33 %。除盐析作用
外,可能是由于FeCl3 加快了HO ·自由基的生成,促进了超声波对印染废水的自由基氧化作用。
关键词: 超声波; 印染废水; HO ·自由基; 无机盐; 盐析作用
中图分类号: X131. 2 文献标识码: A
The COD Removal Experiment in Printing and Dyeing Wastewater by Ultrasonic
WEI Hong1 , XU Zhi2qiang1 , L I Ke2bin2
(1. Faculty of Water Resources and Hydraulic Power ,Xi’an University of Technology ,Xi’an 710048 ,China ;
2. Department of Chemist ry ,Northwest University ,Xi’an 710069 ,China)
Abstract : The experiment st udy of t he COD removal effect on printing and dyeing wastewater is
made by t he ult rasonic t his paper , and t he reaction parameter s such as wastewater’s initial COD ,
reaction time , temperat ure , ult rasonic’s power and p H value are discussed as well . The result s
indicate t hat ult rasonic showed very apparent degradation effect on printing and dyeing
wastewater at the ult rasonic exposure of 120 min , wit h t he COD removal efficiency reaching
62. 28 %,77. 27 % and 90. 74 % of single dyeing wastewater , 1 ∶5 and 1 ∶2 of rinsing and dyeing
wastewater , respectively. The COD removal efficiency decreased wit h t he increase in tempera2
t ure , increased wit h an increase of the ult rasound’s working power ; and t he optimum reaction
p H value is about 8. 0 ( ±0. 3) . In addition , t he effect s of several kinds of inorganic salt s upon t he
reactions are investigated. The result s indicate that t he adding of certain concent ration of KNO3 ,
NaCl , CaCl2 and FeCl3 are proved to increase COD removal efficiency , especially for FeCl3 , wit h
t he COD removal efficiency of 99. 46 % in 90 min reaction , very higher than that of 83. 33 % wit h2
out any inorganic salt s added. Except for t he effect of salting out ,it is likely t hat FeCl3 accelerates
hydroxyl radical’s generation ,enhancing t he oxidation effect of ult rasonic on printing and dyeing
wastewater .
Key words : ult rasonic ; printing and dyeing wastewater ; hydroxyl radical ; inorganic salt s ; salting
out
纺织印染行业是工业废水的主要来源,约占整个工业废水排放量的35 %。据统计,在印染过程中有10 %～15 %的染料流失以废水形式排放到水体中[1 ] 。而且印染废水具有色度、有机物含量高; 水质、p H 值变化大等特点,因此对印染废水的有效治理势在必行。印染废水的传统处理方法有一定的不足,如絮凝和活性炭吸附产生大量的固体废物,生物法对合成染料的降解效果较差等。自九十年代初Mason[2 ]开展了超声波降解水中有机物的研究以来,该技术在难降解有机物,如有机氯农药、五氯苯酚等研究领域取得了非常明显的效果。有的文献对其反应机理也进行了初步探讨[327 ] 。还有的文献通过超声2臭氧、超声2H2O2 超声2活性污泥等联用技术对有机污染废水进行了研究[829 ] 。与其它方法相比, 超声波技术具有成本低、无污染等优点, 因此在水质净化和水污染治理领域具有广泛的应用前景。
本文在上述文献研究的基础上,利用超声波对印染废水中的COD 进行了去除研究,并系统讨论了反应时间、温度、超声功率、p H 值及几种无机盐对反应的影响,为印染废水的超声波处理提供一定的实验基础和依据。
1 材料和方法
1. 1 材料
水样:陕西第二印染厂的漂炼废水和印染废水,漂炼废水主要来自退浆、煮炼、漂白、丝光工艺,含有浆料、纤维素、油脂、蜡质、漂白剂、洗涤剂等物质,漂
炼废水COD 值大于2000 mg/ L , p H = 8. 0 左右;印染废水主要包括染色废水和印花废水,COD 值在300 mg/ L 左右。仪器:超声波清洗器( KQ2150DY 型数控,频率
40 kHz ±10 % ,超声功率150 W ±30 %) ; 电子天平;50 mL 酸式滴定管;500 mL 磨口三角瓶。试剂:0. 2 mol/ L 重铬酸钾标准溶液;试亚铁灵指示剂;硫酸亚铁铵标准溶液;硫酸2硫酸银溶液。
1. 2 实验方法
COD 采用微波消解法测定[10 ] 。实验步骤:取400 mL 水样于500 mL 的锥形瓶中,锥形瓶置于调试过的超声波清洗器中进行反应,每隔一段时间取两个平行样分析,测定COD ,取平均值。取T = 30 ℃,功率150 W , p H = 8 ( ±0. 3) 。
2 结果与讨论
2. 1 不同初始COD 条件下的去除效果因该印染厂漂炼废水的COD 值较大,平均大于1600 mg/ L ,超出了本试验采用的微波消解法测定COD 的上限,同时考虑到实际生产中,印染厂排放的废水是漂炼废水和印染废水的混合液,因此实验考察了超声波对不同配比漂炼废水和印染废水的COD 降解效果,结果见表1 。
表1 超声波对不同配比印染废水的降解效果
由表1 可见,对于COD0 分别为295. 68 mg/ L 、779. 25 mg/ L 和1416. 96 mg/ L 的印染废水,其降解效果随超声辐射时间的延长而增加。超声辐射120 min 时, 各水样中COD 的去除率分别达到2. 28 %、77. 27 %和90. 74 %; COD 降解总量分别为184. 16 mg、602. 13 mg 和1285. 76 mg。由此可见,超声波对印染废水中的COD 有非常明显的去除效果,且COD 去除率和去除容量随初始浓度的增加而增加,也就是说,在本试验研究范围,印染废水中COD 的浓度越高,超声波处理越效。
2. 2 超声功率的影响
实验通过调节超声波清洗器的功率,考察了混合印染废水(1 ∶2) 在p H = 8 ±0. 3 ,温度30 ℃,不同超声功率条件下COD 的去除效果。如图1 所示。 |
