1、浮选法处理阳离子染料结晶紫废水的研究第 4 卷第 4 期2004 年 8 月Vo1.4NO.4Aug,2004文章编号:10096094(2004)040020 03浮选法处理阳离子染料结晶紫废水的研究何星存,陈孟林,兰柳春(广西师范大学资源与环境学系,广西桂林 541004)擒要:采用浮选方法,以结晶紫作为阳离子染料模型 ,以十二烷基苯磺酸钠做捕集剂,对水溶液中染料进行去除处理.研究了十二烷基苯磺酸钠的用量,染料浓度,浮选时间,pH 值等对浮选效率的影响 .优化了浮选条件,并对方法的机理进行了初步的探讨.该法所用装置简单,试剂价廉,操作简便,去除率高,在染料废水的处理方面有良好的应用前景.关
2、键词:环境工程;浮选法;阳离子染料;废水处理中图分类号:X703.1 文献标识码:AO 引言据统计,我国染料的年产量已超过德国和美国而居世界第一】 .但随之而来的是每年大量的染料废水排出.染料废水具有污染物浓度高,色度深,可生化性差,处理难度大,对水环境危害严重等特点.有关阳离子染料废水的脱色研究,国内外已试用多种方法,包括离子交换法,吸附法,臭氧氧化法,化学生物法等,但处理效果难以令人满意.浮选又称气浮,是从液体中除去低密度固体物质或液体颗粒的一种方法.浮选法已广泛应用于环境保护,冶金,化工,农业,食品,医药等各个领域,尤其是在环境保护领域的应用日益引起人们的重视2. 但是,目前未见有用浮选
3、法处理阳离子染料废水的报道.作者曾用浮选法分离和回收贵金属,发现用廉价的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(sodiumdodecy1benzenesu1fonate,简称 SDBS)作为捕集剂,可对阳离子获得很好的浮选效果:.本文以 SDBS 作为捕集剂来浮选结晶紫(CrystalViolet,简称 CV)染料废水.l 方法原理虽然染料离子易溶于水;但是因其体积大,易于与电荷相反的大体积对离子形成疏水性的离子缔合物,特别是使用具有表面活性的对离子时,缔合物很容易被浮选.结晶紫(CV) 阳离子的化学结构为(CH3)2n结晶紫与 SDBS 容易形成疏水性离子缔合物沉淀*收稿日期:20031018作
4、者简介:何星存(1962处理研究.20CV+SDBS 一一 Ecv?ESDBS 一当空气通过微孔鼓入溶液时,产生的微小气泡与水中的悬浮物粘附在一起,与过量的 SDBS 形成稳定的泡沫层,靠气泡的浮力一起上浮到水面,从而实现固液分离.2 实验部分2.1 仪器与装置仪器有 721 分光光度计(上海第三分析仪器厂),781 型磁力加热搅拌器(杭州仪表电机厂)和 wM 一 2 无油气体压缩机(天津市医疗器械二厂).浮选装置为本实验室自行设计加工_6,结构见图 1.浮选池以 G4(孔径为 344 肛 m)的耐酸漏斗加工而成,在底部上方约 1cm 处开一小口,以橡胶塞塞紧,作为取样口.该装置已成功应用于离
5、子浮选口.压缩空气)CmI洗气瓶图 1 浮选装置示意图Fig.1Diagramofflotationsystem浮选池取样孔2.2 试剂结晶紫(CV)( 北京化工试剂厂 );十二烷基苯磺酸钠(sDBs);95 的乙醇(广西师范学院化学试剂厂).结晶紫溶液制备:取结晶紫(CV)0.0204g,定容到 500mL,配制成浓度为 1N10mol/L 的储备液作为模拟废水.捕集剂制备:取十二烷基苯磺酸钠(SDBS)0.0174g,定容到 500mL,配制浓度为 1N10mol/L.2.3 浮选方法取 110mol/L 的结晶紫溶液 30mL,加入适量 110 一 mol/L 十二烷基苯磺酸钠水溶液,加
6、入 3O 肛 L 乙醇,用蒸馏水稀释至 80mL,配成浮选试液,于磁力加热搅拌器上搅拌10min,倒入干燥的浮选池,以 60mL/min 的流量通入压缩空气进行浮选.2.4 取样及分析方法待试液完全上浮后,用注射器从取样孔塞抽取底液测定染料浓度.在染料的最大吸收波长处测定吸光度,从标准曲线求出染料浓度.染料的浮选效率表示为F 一(c 一 C,)/c100?男博士?教授? 从事环境分析及废水式中 C 和 C,分别为浮选试液中染料的初始浓度和最后浓度.式中和,分别为浮选试液中染料的初始浓厦和最后浓度.2004 年 8 月何星存,等:浮选法处理阳离子染料结晶紫废水的研究3 结果与讨论3.1 捕集剂的
7、选择常用的浮选捕集剂有阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂.因被浮选的对象是阳离子染料,所以必须选择电荷相反的阴离子表面活性剂作为捕集剂.试验也表明,阳离子表面活性剂(如溴代十六烷基三甲基铵,氯代十六烷基吡啶)对染料没有捕集作用.而当在结晶紫溶液中加入阴离子表面活性剂SDBS 后,很快出现浑浊 ,浓度大时出现紫色的胶状沉淀.加入十二烷基硫酸钠(SDS)或十二烷基磺酸钠(SLS)也出现类似的现象.显然,这是由于结晶紫与阴离子表面活性剂形成了疏水性离子缔合物.这种疏水性离子缔合物很难用过滤的方法分离,而浮选却是很有效的分离手段.考虑方法的实用性.选择廉价的阴离子表面活性剂 SDBS 为浮选捕集剂.3
8、.2SDBS 的投加 SDBS 与 CV 的物质的量比是影响浮选的重要因素.一般要求捕集剂适当过量,以保证染料全部形成缔合物,并能形成稳定的泡沫层以支撑被浮选物.固定 CV 量为 0.015mmol,每次取不同量的 SDBS 溶液,考察 SDBS 的量对浮选效率的影响,结果见图 2.实验结果表明,当 SDBS 的投加量与浮选试液中 CV 的物质的量比为 1.3:1 时,其浮选效率几乎达1.0.实验中以 SDBS 与 CV 物质的量比为 1.5:1 为宜;SDBS 过量太多 ,会形成大量的泡沫,夹带过多的溶液,增加后续处理的难度.另外,SDBS 过量太多,形成“胶束“可能使疏水性离子缔合物的溶解
9、度增大,降低浮选率.1009998碍 97爱 96959493921.01.11.213141516SDBSCV 物质的量比图 2SDBS 用量对浮选的影响Fig.2EfctofSDBSamountonflotation3.3 时间对浮选效率的影响固定其他条件,按 2.3 浮选方法进行实验,考察了时间对染料浮选效率的影响,实验结果见图 3.可以看出,SDBS 对CV 的去除速度很快:2min 时浮选率就可达到 97.8;4min达到 99.2;之后脱色速度升高缓慢,在 10min 时已达到99.7,接近 1.0.因此,本文实验时间定为 10min.3.4pH 值对浮选效率的影响以浮选试液中 C
10、V 与 SDBS 物质的量的比例 1:1.3,浮选时间 10min,考察了不同 pH 值下,80mL 浮选试液的脱色效果,实验结果见表 1.100099541-9901:98.598097524681O时间/rain图 3 时间对浮选效率的影响Fig.3Effectofflotationtimeonflotationrate表 1pH 值对浮选效率的影响Table1EffectofpHonflotationrate由表 1 可以看出,pH 值对浮选效率影响不大.当 pH=3时,在浮选过程中的气泡产生较少;pH 一 10 时气泡的颗粒较粗;而 pH=7 时气泡丰富 ,浮选效果良好.在较宽的 pH
11、 范围均可获得完全浮选,这一点具有重要的实际意义.3.5 乙醇的影响不加乙醇时,通过微孔形成的小气泡会合并形成大气泡.大气泡上升快,不利于对浮选物的捕集.当浮选试液含少量乙醇时,细小弥散的气泡可以缩短浮选时间,大大提高浮选效率;乙醇的含量增加时,不仅增加方法的成本,而且使泡沫层不稳定,不能承载上浮的浮渣,反而使浮选效率下降.经试验,乙醇的含量在 0.051.0 时,能获得细小的气泡和稳定的泡沫层.在实际应用中,为了降低成本,可以不加乙醇.试验表明,采用较小的流量,适当增加浮选时间,同样可以获得99 以上的浮选效率.3.6 染料浓度的影响实验发现,只要保证 SDBS 适当过量,染料的浓度对浮选效
12、率无明显影响.当染料浓度较大时,加入 SDBS 摇匀后,很快形成深色沉淀;当染料浓度较小时,加入 SDBS 后并无可见的沉淀颗粒,缔合物实际上是以胶体形式存在于溶液中.不论缔合物是沉淀还是胶体,均易于被细小弥散的气泡捕集而被浮选.3.7 流量的影响实验表明,流量对浮选率没有显着的影响,在很宽的流量范围内都可以获得很高的浮选率.但若流量过小,浮选完全所需的时间稍长;若流量过大时间,则泡沫层的稳定性下降 .浮选时流量以 2O100mL/min 为宜.3.8 共存组分的影响实验结果表明,质量浓度为 5mg/mL(未做上限)的s();,C1,NO3,P0,Ca,Mg,A1“和 Fe“等共存组分对染料的
13、浮选效率没有影响.21第 4 卷第 4 期2004 年 8 月安全与环境JournalofSafetyandEnvironmentVo1.4No.4Aug,20044 结论通过实验发现,采用浮选方法以十二烷基苯磺酸钠为捕集剂.对水溶液中的阳离子染料结晶紫具有很好的去除效果.SDBS 的投加量 ,浮选时间是影响浮选效果的主要因素.微量的乙醇对浮选过程中起着控制气泡大小的作用,而 pH 值的影响不大.在适宜的条件下,结晶紫的去除率几乎达 100.由于该方法操作简便,去除率高.成本低廉.在染料废水处理技术方面具有潜在的应用前景.需要解决的主要问题是浮上液面的泡沫的处理,对此还有待进一步研究.Refe
14、rences(参考文献):1LuoYuyan(罗钰言).PresentsituationandmeasuresoftechnologyanddevelopmentofChinasdyestuffindustry-j.FineChemicals(精细化工).1996.13(1):69E23ZhangJiwu(张继武).ZhangQiang(张强).ZhuYouyi(朱友益).eta1.Presentsituationandprospectsofpurificationofoilywastewaterwithflotationtechnique:J:.Filtetiollseparation(过滤
15、与分离).2002.12(2):8l13ZhangJiwu(张继武),ZhangQiang(张强)andWangHuajun(王化军).ProgressofflotationtechniqueanditsapplicationofoilywasterwaterJ.EnzlronmeltalP7otectioninPectrochemicalIndustry,2003.26(1):12164HeXingcun.Ionflotationofrhodium()andpalladium()withanionicsurfactantsJ.Talanta.1991.38(3):319323L5HeXing
16、cun.RecoveryofsilverfromthioureasolutionbyionflotationJ.SepSci71P(hno1.1998.33(1):141148StudyontreatmentofcationicdyecrystalvioletwastewaterbyflotationHEXingcurt,CHENMenglin.LANLiuchun(DepartmentofResourcesandEnvironmentalScience,GuangxNormalUniversity.Guilin541004.Guangxi.China)Keywords:environment
17、alengineering;flotation;cationicdy,e;wastewatertreatmentCLCnumber:X703.1Documentcode:AArticleID:10096094(2004)0400200322文章编号:10096094(2004)O4002203生物反应器中投加含硅聚铁混凝剂的协同作用研究侯红娟,周琪,邱兆富,王洪洋,李彤(同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海 200092)摘要:比较了将含硅聚铁混凝剂分别投加到反应器和出水中两种工艺对 COD 和磷的去除效果.结果表明:混凝剂投加量在 40mg/L以下时,前者出水中的磷低于后者,此时
18、将混凝剂投加到反应器中具有生物协同作用,3Omg/L 时协同作用最明显;当混凝剂的投加量增加到 50mg/L 时两种工艺出水中的磷没有明显差别,不再具有生物协同作用;混凝剂投加量为 l050mg,/L 时,两种工艺的出水 COD差别不大.没有协同作用将混凝剂直接投加到反应器中可省去混凝,沉淀所需的设备及构筑物,从而节约投资.因此为提高对 TP 和COD 的去除效果.可直接将混凝剂投加到生物反应器中.关键词:环境工程;生物反应器;混凝剂;含硅聚铁;除磷 ;协同作用中图分类号:X52 文献标识码:A0 引言城市生活污水中通常含有一定浓度的氮磷等营养物质.一部分磷能够通过二级生化处理去除;但由于生活
19、污水中的磷浓度往往比活性污泥生长所需的浓度高,因此污水中仅有部分磷能被微生物去除.由于除磷要求泥龄短,而脱氮则需要较长的泥龄,且反硝化菌会同聚磷菌竞争易降解基质,同时因发酵产生的挥发性脂肪酸(VFA)也减少一;因此在同一生物处理过程中,脱氮和除磷往往相互抑制.一般的二级生物处理较难使两者同时达到理想的去除效果 j.为了增强处理效果 ,通常辅助以化学除磷.投加混凝剂就是一种常用的化学除磷方法,而且在去除总磷(TP)的同时还可去除一部分化学需氧量(COD),进一步降低出水 COD.本文试验的目的是考察在反应器中投加混凝剂是否具有生物协同作用,为以后的中试试验及示范工程的建设提供依据.混凝剂采用同济
20、大学研究开发的生态型硅絮凝剂.这是一种以硅颗粒为主,以铁聚合离子为辅的新型混凝剂含硅聚铁(Fe“质量分数为 11).1 试验1.1 工艺流程与试验装置试验采用序批式活性污泥工艺(SequencingBatchReactor,SBR),每天运行 4 个周期,每周期 6h,其中曝气 5h,沉淀,排水 1h.进水基本上为瞬间进水.采用两个反应器,标号分别为 1#和 2#,反应器体积为 5L.每周期排水 3L,即排水比为 3/5.对于 1#反应器.采用投加混凝剂活性污泥收稿日期:20031110作者简介:侯红娟(1975), 女 ,讲师,博士生,从事水污染控制研究;周琪,教授,从事水污染控制研究.基金项目:国家高技术研究发展计划(863 计划)(2002AA60l023)一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一_重一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一
