印染是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，但其生產(chǎn)過程中廢水排放量大，水質(zhì)成分復(fù)雜，具有高COD、高色度、處理難度大等特征，特別是隨著仿真絲的興起和印染后整理技術(shù)的進(jìn)步，在印染過程中加入多種難以生物降解的新型助劑，進(jìn)一步增加了印染廢水的處理難度，出水很難達(dá)到《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4287—2012)排放值要求，需在常規(guī)的預(yù)處理和生化處理后對廢水進(jìn)行深度處理。
高鐵酸鈉是一種新型綠色強(qiáng)氧化劑，能快速殺滅水中的細(xì)菌和病毒，氧化分解各種有機(jī)和無機(jī)污染物，并能脫色除臭，其分解產(chǎn)物Fe3+還具有優(yōu)良的絮凝凈水作用。高鐵酸鈉兼具氧化、絮凝和殺菌消毒等效果，是環(huán)境友好型的多功能廣譜水處理劑。
本文以生產(chǎn)鈦白粉的廢棄物硫酸亞鐵為主要原料合成高鐵酸鈉，并用于深度處理含有機(jī)磷的印染廢水。研究了高鐵酸鈉投加量、初始pH、反應(yīng)時(shí)間對水樣COD、TP和色度的去除效果，并與PFS、PAC進(jìn)行對比。
一、材料與方法
1.1試驗(yàn)用水
試驗(yàn)所用含有機(jī)磷印染廢水取自河南新鄉(xiāng)某印染企業(yè)生化二沉池出水，其有機(jī)磷主要 >
外排水執(zhí)行《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4287—2012)表1中間接排放限值要求，其中要求CODCr≤200mg/L、TP≤1.5mg/L、色度≤80倍。所取水樣CODCr260mg/L、TP2.7mg/L、色度160倍、pH7.83。
1.2儀器與試劑
儀器：98-3型數(shù)顯磁力攪拌器；pHS-3C型數(shù)字酸度計(jì)；電熱恒溫水浴鍋；YP6001型電子天平；AR2140型電子分析天平；XFS-280手提式壓力蒸汽滅菌器。
試劑：七水合硫酸亞鐵(某鈦白粉廠廢棄物，七水合硫酸亞鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)>90%)；次氯酸鈉(市售工業(yè)級，有效氯體積分?jǐn)?shù)10%)；PFS(市售工業(yè)級，紅褐色液體，密度1.4g/mL，F(xiàn)e2O3含量16.4%)；PAC(市售工業(yè)級，黃褐色液體，密度1.2g/mL，Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.6%)；硫酸、氫氧化鈉、過硫酸鉀、磷酸、抗壞血酸、鉬酸銨、酒石酸銻鉀、硫酸銀、硫酸汞、高錳酸鉀、硫酸亞鐵銨和1，10-菲羅啉等均為分析純。
1.3高鐵酸鈉的制備
次氯酸鹽氧化法被認(rèn)為是合成高鐵酸鹽的最好方法。取一定量的次氯酸鈉置于燒杯中，加入氫氧化鈉，攪拌溶解，待溶解完全后緩慢加入一定量的硫酸亞鐵，攪拌反應(yīng)一段時(shí)間，濾去沉淀，即得高鐵酸鈉溶液。所制備高鐵酸鈉為紫紅色液體，密度1.25g/mL，高鐵酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)15.6%。反應(yīng)式如下：
1.4試驗(yàn)方法
取1000mL水樣于燒杯中，調(diào)節(jié)水樣pH，加入一定量的高鐵酸鈉，以200r/min的速度攪拌反應(yīng)一定時(shí)間，再加入2.0mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的聚丙烯酰胺(PAM)，以100r/min的速度攪拌20s，靜置沉降30min，取上層清液測COD、TP和色度。水樣CODCr的測定采用重鉻酸鹽法，TP的測定采用鉬酸銨分光光度法，色度的測定采用稀釋倍數(shù)法，pH的測定采用pHS-3C型數(shù)字酸度計(jì)。
二、結(jié)果與討論
2.1高鐵酸鈉投加量對水樣處理效果的影響
按1.4節(jié)的試驗(yàn)方法，取1000mL水樣于燒杯中，不調(diào)節(jié)水樣pH，加入一定量的高鐵酸鈉，以200r/min的速度攪拌反應(yīng)60min，再加入2.0mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的PAM，以100r/min的速度攪拌20s，靜置沉降30min，取上層清液測COD、TP和色度。其中，高鐵酸鈉投加量為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0mL，結(jié)果如圖1。
由圖1可知，隨著高鐵酸鈉投加量的增加，水樣COD、TP和色度的去除率均呈上升趨勢.這是因?yàn)殡S著水中高鐵酸鈉濃度的增加，高鐵酸鈉將有機(jī)磷氧化為無機(jī)磷的能力和效果隨之增加，其中有機(jī)磷多數(shù)被氧化為PO43-，同時(shí)，高鐵酸鈉氧化去除水中還原性物質(zhì)及部分水溶性COD。高鐵酸鈉被還原后生成Fe3+，F(xiàn)e3+能直接與PO43-反應(yīng)生成沉淀。同時(shí)，大量Fe3+還會發(fā)生強(qiáng)烈的水解生成一些簡單的絡(luò)合物，這些簡單的單核絡(luò)合物通過分子間的運(yùn)動，相互碰撞從而生成多核羥基絡(luò)合物如Fe(2OH)24+、Fe(3OH)45+等。多核羥基絡(luò)合物具有長線性結(jié)構(gòu)，對水體中懸浮的膠體有很好的凝聚效果，可以吸附、網(wǎng)捕、共沉淀去除水體中的膠體物質(zhì)，從而達(dá)到很好的去除COD、TP、色度和SS的效果。當(dāng)高鐵酸鈉投加量達(dá)到3.0mL/L時(shí)，對COD、TP和色度的去除率分別為70.65%、57.41%、95.00%。繼續(xù)增加高鐵酸鈉投加量，對COD、TP和色度的去除率不再發(fā)生明顯變化.因此，確定高鐵酸鈉投加量為3.0mL/L，處理后水樣CODCr76.3mg/L、TP1.15mg/L、色度8倍。
2.2初始pH對水樣處理效果的影響
按1.4節(jié)的試驗(yàn)方法，取1000mL水樣于燒杯中，調(diào)節(jié)水樣pH，加入3.0mL高鐵酸鈉，以200r/min的速度攪拌反應(yīng)60min，再加入2.0mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的PAM，以100r/min的速度攪拌20s，靜置沉降30min，取上層清液測COD、TP和色度.其中，pH分別為3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0，結(jié)果如圖2。
由圖2可知，初始pH5.0~9.0時(shí)，COD去除率為69.25%~72.83%，TP去除率為56.10%~57.66%，色度去除率為90.00%~95.00%，處理效果差別不大。其中初始pH6.0時(shí)處理效果最好，此時(shí)對COD、TP、色度的去除率分別為72.83%、57.66%、95.00%。初始pH<5.0或pH>9.0時(shí)，對COD、TP和SS的去除率下降明顯。這是因?yàn)楦哞F酸鈉被還原后生成Fe3+，pH過低對Fe3+的水解和絮凝不利，會抑制多核羥基絡(luò)合物以O(shè)H-作為架橋形成多核正電配離子的過程，導(dǎo)致多核羥基絡(luò)合物的長線型結(jié)構(gòu)卷曲，架橋距離縮短，從而降低協(xié)同處理作用，影響處理效果。pH過高時(shí)多核羥基絡(luò)合物就變成氫氧化鐵，也會導(dǎo)致多核羥基絡(luò)合物的長線型結(jié)構(gòu)卷曲，影響協(xié)同處理作用，使處理效果下降。
2.3反應(yīng)時(shí)間對水樣處理效果的影響
按1.4節(jié)的試驗(yàn)方法，取1000mL水樣于燒杯中，調(diào)節(jié)水樣pH，加入3.0mL高鐵酸鈉，以200r/min的攪拌速度攪拌反應(yīng)一定時(shí)間，再加入2.0mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的PAM，以100r/min的速度攪拌20s，靜置沉降30min，取上層清液測COD、TP和色度。其中，加入高鐵酸鈉后攪拌反應(yīng)時(shí)間分別為20、40、60、80、100、120min，結(jié)果如圖3。
由圖3可知，高鐵酸鈉對水樣COD、TP、色度的去除率與反應(yīng)時(shí)間呈正比關(guān)系，反應(yīng)時(shí)間越長，對水樣的處理效果越好。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)60min時(shí)，對水樣COD、TP、色度的去除率分別為70.65%、57.41%、95.00%.繼續(xù)延長反應(yīng)時(shí)間，對水樣COD、TP色度的去除率略有提高，但提高不多。由此確定最佳反應(yīng)時(shí)間為60min，處理后水樣CODCr76.3mg/L、TP1.15mg/L、色度8倍。
2.4不同藥劑對水樣處理效果對比
按1.4節(jié)的試驗(yàn)方法，取1000mL水樣于燒杯中，調(diào)節(jié)水樣pH，分別加入一定量的PFS、PAC，以200r/min的速度攪拌60min，再加入2.0mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的PAM，以100r/min的攪拌速度攪拌20s，靜置沉降30min，取上層清液測COD、TP和色度，對比PFS、PAC與高鐵酸鈉對水樣的最佳處理效果，結(jié)果如圖4。
由圖4可知，高鐵酸鈉對水樣COD、TP、色度的去除率顯著高于PFS和PAC，其中，相比PFS和PAC，高鐵酸鈉對水樣COD、TP的去除率提高25%以上?？梢娋哂袕?qiáng)氧化性的高鐵酸鈉用于深度處理含有機(jī)磷印染廢水，對廢水中COD、TP和色度具有較高的去除率，效果顯著。
三、結(jié)論
以工業(yè)廢棄物硫酸亞鐵為主要原料合成高鐵酸鈉，并用于深度處理含有機(jī)磷印染廢水。最佳試驗(yàn)條件為：于水樣中直接投加高鐵酸鈉3mL/L、以200r/min的攪拌速度攪拌反應(yīng)60min，再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的PAM2.0mL/L，以100r/min的攪拌速度攪拌20s，靜置沉降30min。對水樣COD、TP、色度的去除率分別為70.65%、57.41%、95.00%，相比PFS、PAC，高鐵酸鈉對COD、TP的去除率均提高25%以上。處理后的水樣中CODCr76.3mg/L、TP1.15mg/L、色度8倍，達(dá)文獻(xiàn)排放限值要求。（ >
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