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聚合氯化铁在处理高浓度镀锡废水中的应用

发布时间:2019-09-04     浏览次数:

摘要:研究了聚合氯化铁在采用H2O2-铁炭法处理含高浓度镀锡废水时的应用及相关因素的影响。试验结果表明,利用冷轧酸洗废液制备的聚合氯化铁对该废水具有良好的处理效果,主要影响因素为聚合氯化铁用量。混凝处理500mL废水较佳条件为:自制聚合氯化铁4.0mL,pH为7.5,聚丙烯酰胺0.3mL,沉降时间20min,此时废水COD去除率达到70%,为该废水的后续处理提供便利条件。

引言

目前国内绝大数电镀锡生产线采用弗洛斯坦法,因而生产过程中产生的电镀废水主要成分为苯酚磺酸(PSA)类物质,该类物质较为稳定且很难降解,目前国内外普遍采用H2O2-铁炭法处理该类废水。但由于该类废水中PSA浓度较高,其化学需氧量(COD)值高达20000~40000mg/L,经过H2O2-铁炭法氧化降解处理后,COD去除一般在70%~80%,废水中COD值仍然很高,约为5000~10000mg/mL,同时难以进一步降解,可生化性也差,为后续的生化处理带来影响,且造成超标排污。

1、试验部分

1.1废水处理工艺

香港经典A毛片免费观看 高浓度镀锡废水→铁炭反应器→混凝→沉降分离。

1.2试验方法

取500mL高浓度废水进入H2O2-铁炭反应器进行氧化降解,用石灰乳调节pH值后,加入一定量的PAM,搅拌,静置,取上清液,测量COD值。

2、试验结果与讨论

2.1混凝剂的选择

高浓度电镀液废水经过铁炭床后,PSA氧化分解产生的中间有机物以及残余PSA易乳化稳定在水中或者溶于水,需要用混凝剂中和或改变胶体离子表面的电荷,形成絮凝体吸附有机物和悬浮物的共沉淀,将其去除。取500mL经H2O2香港经典A毛片免费观看-铁炭床的废水,测量其原始COD,分别加入不同种类的混凝剂4mL,搅拌,用石灰乳调节pH值为7.0,加入0.15mLPAM,搅拌,静置,取上清液,测量剩余COD值。试验发现,用聚铝作为混凝剂,溶液无明显变化,仍处浑浊状态,用其他混凝剂后溶液分层,上清液COD值如表1所示。

表1不同混凝剂处理效果的比较

混凝剂种类 聚合氯化铁 聚合氯化铝铁 三氯化铁
剩余COD/(mg·L-1) 2030 3380 3190
去除率/% 70.02 50.04 53.06

注:铁炭柱出水COD值为6800mg/L。

香港经典A毛片免费观看 可见上述3种混凝剂除聚铝外都有很好的混凝效果,效果较好的为自制的聚合氯化铁(PFC),去除率达70%,因此确定采用聚合氯化铁作为混凝剂。

2.2单因素对COD去除率的影响试验

香港经典A毛片免费观看 2.2.1混凝剂加入量对处理效果的影响

香港经典A毛片免费观看 取500mL经铁炭床法处理的废水,分别加入不同量聚合氯化铁,搅拌,用石灰乳调节pH值到7.0,加入0.15mLPAM搅拌,静置,取上清液,测量剩余COD值,计算COD去除率,结果如图1所示。

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香港经典A毛片免费观看 从混凝机理分析,聚合氯化铁在该过程中的作用可能包括降低胶体的动电位、吸附架桥联接、沉淀物卷扫等,其浓度将决定其效果。由图1可知,随着聚合氯化铁用量的增加废水COD去除率先较快速上升,在大于4.0mL以后去除率变化不明显。

2.2.2pH对处理效果的影响

所用混凝剂聚合氯化铁为无机高分子聚合物,在不同pH时,生成的水解产物不同,混凝效果也不同。取500mL经过铁炭床的镀锡废水,加入5.0 mL聚合氯化铁,搅拌,用石灰乳调节不同pH值,加入0.2mL的PAM,搅拌,静置,取上清液,测定COD去除率。pH对处理效果的影响如图2所示。一般情况下,铁盐无机絮凝剂适合于碱性和中性环境下使用,铁的水解反应及生成物主要通过提高溶液pH值,即增加溶液中OH-浓度实现。从试验结果看,PFC的处理效果在pH为6.0~9.0,先随着pH增加而增加,随后再减小,由于pH偏高时,水解产物会产生铁的氧化物沉淀,影响混凝剂的混凝作用。

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香港经典A毛片免费观看 2.2.3PAM加入量对处理效果的影响

香港经典A毛片免费观看 为将小颗粒悬浮物在较短的时间内去除,需加快沉降速度,因而需要加入助凝剂。取500mL经过铁炭床的镀锡废水,加入5.0mL聚合氯化铁,搅拌,用石灰乳调节pH值为7.0,加入不同量的PAM,搅拌,静置,取上清液,测量残余COD值,计算COD去除率,试验结果见图3。

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由图3可见,当PAM用量在0.1~0.50mL时,随PAM用量的增加,COD去除率增加,0.2~0.4mL时去除率较高,但过量后效果变差。PAM通过吸附由混凝剂形成的颗粒,将其搭桥联结成一一个个絮凝体,使得颗粒进一步变大,加快沉降,残余COD减少,但是过量时可能因产生的絮凝体比较松散,浮力较大,反而难以沉降,影响处理效果。

香港经典A毛片免费观看 2.2.4沉降时间对处理效果的影响

香港经典A毛片免费观看 取500mL经过铁炭床的镀锡废水,加入5.0mL聚合氯化铁,搅拌,用石灰乳调节pH值为7.0,加入0.3mL的PAM,搅拌,静置不同时间,取上清液,测量残余COD值,计算COD去除率,结果如图4所示。

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香港经典A毛片免费观看 某种特定颗粒沉降随沉降时间的延长,沉降分离效果随之提高。产生的颗粒体在沉降过程中,超过20min后,上清液COD逐渐降低并趋于稳定,效果变化很小。考虑工程实际,确定沉降时间为20min。

2.3影响因素的正交试验

从以上分析可知,在常温试验中影响去除效果的主要因素有破乳剂添加量、pH、PAM用量等,进行3因子4水平的正交实验(因子为聚铁添加量、pH、PAM用量;每个因子选定为4个不同状态作比较),因子水平如表2。

表2因子水平表

因子 水平
1 2 3 4
聚铁添加量/mL 2.0 3.0 4.0 5.0
pH 6.5 7.5 8.5 9.5
PAM用量/mL 0.1 0.2 0.3 0.4

用正交表安排设计试验,试验用的铁炭柱出水COD为6810mg/L,废水处理量为500mL,试验结果及数据分析评价见表3和表4。

香港经典A毛片免费观看 表3正交试验的试验结果

试验次数 因子 上清液
聚铁添加量/mL pH PAM用量/mL COD/(mg·L-1)
1 2.0 6.5 0.1 2967
2 2.0 7.5 0.2 2837
3 2.0 8.5 0.3 2899
4 2.0 9.5 0.1 2870
5 3.0 6.5 0.2 2502
6 3.0 7.5 0.1 2610
7 3.0 8.5 0.4 2495
8 3.0 9.5 0.3 2512
9 4.0 6.5 0.3 2284
10 4.0 7.5 0.4 2156
11 4.0 8.5 0.1 2481
12 4.0 9.5 0.2 2490
13 5.0 6.5 0.4 2305
14 5.0 7.5 0.3 2089
15 5.0 8.5 0.2 2213
16 5.0 9.5 0.1 2530

表4正交试验评价表

项目 聚铁添加量/mL pH PAM用量/mL
∑CODn1 11573 10058 10588
∑CODn2 10119 9692 10042
∑CODn3 9411 10088 9784
∑CODn4 9137 10402 9826
A 2436 710 804

香港经典A毛片免费观看 注:∑CODni(i=1、2、3、4)——i水平试验后的上清液COD之和;A——∑CODni(i=1、2、3、4)的极差。

表3和表4的数据表明,上清液COD浓度主要随着聚合氯化铁的添加量而变化,当添加量从2.0增加到4.0时废水中残余COD浓度快速下降,随后减缓;随着pH增大加,上清液COD浓度先下降然后又上升,在7.5左右去除率高;随PAM用量增加,上清液COD浓度先较快下降,用量达到0.4mL左右残余的COD则有所上升,0.3mL的用量比较适合。

从表4的极差值比较可知,pH和PAM用量对上清液COD浓度影响不大,而聚合氯化铁添加量是影响上清液COD浓度即COD去除效率的主要因素。

2.4聚合氯化铁较佳添加量的确定

香港经典A毛片免费观看 根据正交试验的分析结果,选择pH=7.5,PAM用量为0.6mL/L废水作为试验条件,进行优选聚合氯化铁的添加量,试验结果如表5所示。

香港经典A毛片免费观看 表5不同聚铁添加量对COD去除率的影响

聚合氯化铁的添加量/mL 残余COD/(mg·L-1 去除率/%
3.0 2610 61.7
4.0 2045 70.0
5.0 2089 69.3

香港经典A毛片免费观看 注:废水原始COD为6810mg/L。

由上表可见,处理500mL废水,,聚合氯化铁的用量在3.0~5.0mL都有较好的效果,在用量为4.0mL时,处理效率高。

3、结论

1)聚合氯化铁适合于作为铁炭法处理高浓度电镀锡废水工艺的混凝剂,COD去除效果优于聚合氯化铝铁、三氯化铁。

香港经典A毛片免费观看 2)随着聚合氯化铁用量的增加,废水COD去除率先快速上升,后去除率变化不明显;pH在6 0~9.0,COD去除率先随着pH增加而增加,但pH偏高时水解产物会影响聚合氯化铁的混凝作用,去除率随之减小;助凝剂PAM用量在0.2~0.4mL效果均较好;本混凝试验产生的颗粒体在20min沉降之后,COD去除效果趋于稳定。

3)在pH、助凝剂、混凝剂3因素中聚合氯化铁添加量是影响COD去除效率的主要因素;处理500mL废水的较佳条件为:聚合氯化铁4.0mL,混凝后pH值为7.5左右,PAM为0.3mL,沉降时间20min,COD去除率为70%。

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