涂料工业废水处理技术研究与应用进展

[目的]涂料工业废水成分复杂、难生物降解、有机物浓度高,同时含有悬浮物、重金属等污染物。[方法]按照废水处理工艺流程,综合阐述了近年来涂料工业废水处理方法的研究进展,解析了预处理、生化处理及深度处理技术的作用机理及局限性,介绍了部分可行但尚未应用于涂料工业废水的前沿技术,以拓展未来可能的研究重点和应用方向。[结果]综合废水处理案例分析表明单一方法无法实现涂料废水的有效处理。[结论]多种技术组合能使大部分废水在处理后达到排放标准。

磁性聚硅酸铝镁-淀粉絮凝剂处理刚果红模拟废水

采用Fe_(3)O_(4)、硅酸钠、Al_(2)(SO_(4))_(3)、MgSO_(4)、淀粉(St)制备了磁性聚硅酸铝镁(PSAM)-St絮凝剂(Fe_(3)O_(4)-PSAM-St),通过FTIR,XRD,SEM,VSM,TEM等技术对Fe_(3)O_(4)-PSAM-St的结构进行了表征,研究了Fe_(3)O_(4)-PSAM-St的制备条件及絮凝条件对模拟废水中刚果红去除效果的影响。表征结果显示,该絮凝剂是一种新型磁性聚硅酸复合材料。实验结果表明:Fe_(3)O_(4)-PSAM-St的最佳制备条件为pH=3、n(Mg)∶n(Al)=2∶8、m(St)∶m(Si)=0.6;当Fe_(3)O_(4)-PSAM-St加入量为40 mg/L、模拟废水p H为5~12、絮凝时间为10 min、沉降时间为10 min时,刚果红去除率最高可达95.0%;储存3个月后,Fe_(3)O_(4)-PSAM-St的絮凝性能基本保持不变;以50%(w)絮凝后的磁性絮体和50%(w)Fe_(3)O_(4)-PSAM-St为絮凝剂,重复进行6次絮凝实验后,刚果红去除率仍可达93%左右。

铁酸铋的制备及其对废水的光芬顿降解性能

以Fe(NO_(3))_(3)∙_(9)H_(2)O和Bi(NO_(3))_(3)∙5H_(2)O为原料,采用水热法合成铁酸铋,对合成的样品进行XRD和SEM表征。以印染厂三级出水为研究对象,以废水的COD和苯胺浓度为指标,采用光芬顿方法,研究铁酸铋对废水的光降解性能,考察了废水初始pH、铁酸铋用量、H_(2)O_(2)用量和添加方式对铁酸铋光解性能的影响。结果表明,在初始pH为3、铁酸铋用量超过50 mg/mL、H_(2)O_(2)用量超过1 mL/50 mL(0.5 mL/50 mL)时,COD和苯胺的去除效果好;对于COD,H_(2)O_(2)分批添加的方式去除效果较好,但是对于苯胺,H_(2)O_(2)一次性添加方式去除效果好。

三维电极法处理染料废水的研究进展

介绍了三维电极法的基本反应原理,分析了电流密度、曝气量、粒子电极投加量、pH等关键实验参数对废水处理效率的影响,综述了国内外三维电极法处理各类常见染料废水的研究进展。基于粒子电极研发、水质特性、机理研究、技术联用和规模化应用5个方面,提出了目前三维电极法处理染料废水领域存在的问题,并展望了未来研究方向。

粉煤灰改性条件的优化及其对孔雀石绿吸附性能的影响

以粉煤灰(CFA)为原料,通过控制酸碱改性剂投加顺序、酸碱改性剂用量等改性因素制备出六种不同形貌、不同比表面积的改性粉煤灰(MCFA),通过SEM、BET、EDS及XRD等表征手段对MCFA的结构进行表征。以配制的孔雀石绿(BG)染料溶液模拟染料废水,通过对BG染料的去除效果来确定最佳改性工艺条件。结果表明,采用酸碱两步改性法对CFA吸附能力的提升效果最为显著,对BG染料的去除率由61.48%提升至97.92%,吸附量由61.48 mg/g提高至97.92 mg/g,其形貌的变化表现出了对吸附能力的提高与改善。

水性油墨污泥基炭材料活化过硫酸盐降解活性染料

以水性油墨污泥为原料,通过高温煅烧法制备了污泥基炭材料(AC)及改性炭材料(AC1),利用SEM、BET、FTIR和XPS对材料的形貌、结构及官能团进行了表征。考察了水性油墨污泥与碳酸钾(K_(2)CO_(3))质量比、炭材料投加量、过硫酸钠(PS)投加量、活性艳蓝X-BR初始浓度及温度对染料脱色的影响,并探讨了污泥基炭材料用于活化过硫酸钠(PS)降解染料的性能和活化机制。结果表明:改性炭材料AC1比AC具有大的比表面积和更丰富的孔道结构;AC1活化PS对活性艳蓝X-BR脱色效果优于AC;在AC1投加量0.8 g/L、PS投加量0.8 g/L、反应时间120 min、温度25℃、水浴振荡频率140 r/min条件下对40 mg/L染料溶液的降解效果最优,脱色率可达94.1%;炭材料的缺陷和表面的氧官能团是导致活化的原因,促进了活性染料的脱色;发挥作用的自由基主要为SO_(4)^(-·)和·OH。

光合细菌处理苝系染料废水制备絮凝性菌体蛋白的研究

首先对光合细菌进行驯化,同时绘制光合细菌生长密度曲线,得到絮凝性菌体蛋白收获的最佳时间为10 d。取1 L苝系染料生产废水,在室温条件下,得到了最佳处理条件,即pH调节为7.5,加入碳酸钙0.8 g,最适基础营养液投加量为6 mL,处理时间为10 d,絮凝性菌体蛋白产量达到112.4 g/L(废水)。通过对菌体蛋白进行分析鉴定,得到该物质为糖蛋白。最后经过一个月的喂养对比实验,证明该絮凝性菌体蛋白可作为鱼的饲料。

高硫废渣催化热解高效脱硫工艺及机理研究

对高硫废渣开展了催化热解脱硫研究。结果表明,以Fe_(2)O_(3)为固硫剂,在热解温度600℃、热解时间90 min、固硫剂与废渣质量比1.5∶1条件下,总硫去除率为85%左右;废渣中易挥发性含硫复杂有机物转化成稳定的无机物,其中无定形硫可转化为纯度大于95%的晶型硫;废渣热解脱硫后尾渣中残留物主要成分为硫酸钠、炭黑等无机盐;外排废气中主要成分为CH_(4)、C_(2)H_(4)等简单分子有机物,以及少量的CO、SO_(2)、CO_(2)、HCl等无机化合物。热解脱硫过程主要分为4个阶段:(1)非晶单质硫首先发生气化,并发生晶化反应;(2)被有机物附着具有相对更稳定结构的单质硫与有机相的羟基或羧基键发生断裂,硫向外扩散溢出至大气中;(3)含硫有机相在亚甲基、次甲基位发生脱基团反应,生成HCl、H_(2)S和炭黑,并被固硫剂吸附转化为硫酸盐;(4)脱基团后造成氮杂环烃之间碳碳键不稳定,断裂成CH_(4)、C_(2)H_(4)等小分子有机物,以及炭黑和少量H_(2),C—N/C—NH_x键断裂成NO_(x)/NH_(3),C—S/C—SO_(3)H键断裂成H_(2)S、SO_(2),被固硫剂吸附并转化为硫酸盐。

纳米磁性材料CuFe_(2)O_(4)/rGO吸附废水中亚甲基蓝

以还原氧化石墨烯(rGO)和铁酸铜(CuFe_(2)O_(4))为原料,采用水热法制备了纳米磁性材料CuFe_(2)O_(4)/rGO,采用TEM、XRD、FTIR、XPS、TG等技术手段进行了表征,并考察了CuFe_(2)O_(4)/rGO对溶液中亚甲基蓝(MB)的吸附性能。表征结果显示:CuFe_(2)O_(4)纳米粒子呈方形或梭形,均匀分散在rGO片层上,平均粒径66 nm;CuFe_(2)O_(4)/rGO具有超顺磁性。在初始MB质量浓度20 mg/L、溶液pH 9.3、CuFe_(2)O_(4)/rGO加入量2.5 g/L、吸附时间100 min的条件下,CuFe_(2)O_(4)/rGO对MB的吸附量为33.20 mg/g,溶液中MB的去除率为83.0%。Langmuir等温吸附模型能够更好地描述CuFe_(2)O_(4)/rGO对MB的等温吸附过程,25℃时,CuFe_(2)O_(4)/rGO对MB的理论饱和吸附量为41.09 mg/g。CuFe_(2)O_(4)/rGO对溶液中MB的吸附动力学过程符合准二级动力学模型。

化学氧化法处理含甲酸废水实验研究

含甲酸废水直接排放不仅会造成严重的环境污染,还会造成一定的资源浪费。因此,以某化工企业含甲酸废水为研究对象,以废水中COD的去除率为评价指标,采用化学氧化法对其进行了处理,并重点评价了氧化剂类型、氧化剂加量、废水p H值、废水矿化度、氧化反应时间和氧化反应温度对含甲酸废水处理效果的影响。结果表明:在相同的实验条件下,6种不同类型的氧化剂中复合氧化剂FO-2的COD去除率最大,对目标含甲酸废水的处理效果最好。氧化剂的加量越大,氧化反应时间越长,COD去除率相对就越大;废水矿化度越高,COD去除率相对就越小;酸性至中性条件更有利于COD去除率的提高;氧化反应温度对COD去除率的影响相对较小。当复合氧化剂FO-2的加量为30 mg·L^(-1)、废水p H值为7、废水矿化度为2 000 mg·L^(-1)、氧化反应时间为50 min、氧化反应温度为30℃时,含甲酸废水经过化学氧化处理后的COD去除率可以达到90.4%。研究结果表明,化学氧化法能够满足低浓度甲酸废水处理的需求。

稻秆基生物炭对亚甲基蓝的吸附性能

研究稻秆基生物炭作为一种吸附材料去除水体中有机染料污染物的能力。在固定床中对稻秆(20~40目)进行热解,热解终温为600℃,加热速率为10℃/min,热解反应时间为90 min,得到稻秆基生物炭(RSBC),以亚甲基蓝(MB)为吸附质,进行吸附性能研究。在MB质量浓度为30 mg/L、RSBC用量为1.0 g/L的条件下,吸附达到平衡时,RSBC对MB的去除率可以达到93.25%。吸附动力学过程符合准二级动力学模型。等温吸附过程符合Freundlich吸附模型,最大吸附量为28.38 mg/g。与商用活性炭相比,同样条件下,RSBC对MB的去除率可以达到93.25%,而煤基商用活性炭只有40.74%。农业废弃物稻秆经过热化学转化后可以得到一种固体产物生物炭,这种多孔性的炭材料有潜力作为一种高效吸附剂去除废水中的亚甲基蓝污染物,应用在环境领域而变废为宝。

溶液pH及电流浓度对电化学法生成羟基自由基降解机制的影响

用电化学稳态极化曲线分析方法讨论了溶液pH值及电流浓度对染料降解脱色的影响。实验结果表明 ,pH值将影响着阴极反应的方向、电极电位与染料降解脱色的效果。在酸性溶液中有利于过氧化氢的生成 ,阴极电位较低 ,但不利于随后的絮凝步骤 ;在中性溶液中染料降解脱色的综合效果较好 ,CODCr去除率可达 80 %以上。文中还讨论了电流浓度对降解脱色效果的影响 ,当电解槽内电流浓度达 0 5A L时可取得满意的效果 ,电流浓度太大时 ,体系将伴随着析出氢气等的副反应 。

染料废水处理技术研究进展

概述了染料废水处理的研究现状及最新研究进展。对物理法(吸附法、膜分离法、磁分离法),化学法(电化学、光化学与光催化氧化法、Fenton及类Fenton氧化法、臭氧氧化法),生物法(厌氧法、好氧法、厌氧-好氧联合法)中各类新型材料、新型工艺进行了归纳,并提出目前染料废水处理领域存在的问题,针对问题对该行业的发展方向进行了展望。

微波辐射处理活性艳蓝KN-R染料溶液的研究

在活性炭存在下微波照射能使活性艳蓝KN R溶液迅速脱色 ,每g活性炭处理浓度为 30 0mg L的活性艳蓝KN R溶液5 0mL ,微波辐射 4min脱色率达 97 1% .

纳米TiO_2多孔微粒阳光催化降解活性艳蓝染料

首次利用高分子悬浮聚合与溶胶-凝胶法相结合的技术,成功地制备不同孔结构的TiO2多孔微粒,并对其光催化降解活性艳蓝KN-R的染料溶液pH、无机阴离子、光强、通空气等影响因素进行了系统研究。结果表明:强酸性条件有利于染料在催化剂表面的吸附,而强碱性条件有利于催化反应的进行;常见无机阴离子Cl-、SO42-,对染料降解有不同程度的抑制作用;染料降解效率随光强增加而提高;光降解动力学结果表明:TiO2多孔微粒对活性艳蓝KN-R染料的光催化降解反应符合一级反应动力学;降解时持续通空气有利于降解效率的提高。实验证明所制得的微粒具有良好的光催化降解效果和重复使用性能。

电化学法生成Fenton试剂及其在工业染料废水降解脱色中的应用

以多孔石墨电极为阴极 ,电解时在阴极通以氧气或空气 ,电解生成的过氧化氢与阳极溶解的Fe2 +进行随后化学反应 ,现场生成羟基自由基 (Fenton试剂 ) ,进而对有机染整工业废水进行降解脱色反应。以可见光吸收谱图表征了工业染料废水经电解槽处理后吸光度的变化 ,以重铬酸钾法测试染料处理后的COD。实验结果表明 ,COD的去除率大于 80 % ,染料的脱色率达 1 0 0 % ,若将电解电流密度控制在 1 0mA/cm2 以下 ,槽电压可控制在 5V以内。实验结果表明 ,向阴极多孔石墨电极中通入空气与通入氧气的效果一致。

PDMDAAC系列絮凝剂的脱色性能研究

研究了二甲基二烯丙基氯化铵聚合物 (PDMDAAC)系列絮凝剂对活性染料废水和分散染料废水的脱色效果 ,考察了絮凝剂的特性粘度、阳离子度及结构等因素对脱色效果的影响 ,探讨了其脱色机理 ,并试验了与PAC复配的脱色效果 .实验结果表明 :絮凝剂的特性粘度越高 ,阳离子度越高 ,脱色效果越好 ;絮凝剂结构中引入乙烯基三甲氧基硅烷 (VTMS)可使脱色效果有所提高 ;PDMDAAC系列絮凝剂处理活性染料废水的机理是通过电中和作用 ,使染料分子从水中析出 ,然后通过吸附架桥作用使之聚集、沉降除去 ;PDMDAAC系列絮凝剂在处理分散染料废水时 ,吸附架桥为主导作用 ;PDMDAAC系列絮凝剂与PAC复配可使脱色效果更佳而且可以降低处理成本 .

流动态微波催化反应器处理染料废水的工艺稳定性

酸性蒽醌绿染料在微波辐射催化剂作用下,其脱色率与反应时间、固液比、进样浓度、微波功率密切相关.在静态试验中,固液比为1:2,反应时间为12min,200mg/L的酸性蒽醌绿染料的脱色率达82%.固液比越高,脱色效果越好;但功率过大,造成催化剂损失,效果反而下降.在连续流固液比1:1,进样浓度为200mg/L,HRT为10min,微波功率为250W时,酸性蒽醌绿染料脱色率保持在87.5%左右.

络合萃取法处理磺酸类染料中间体工业废水的研究

以工业苯胺 2 ,5 双磺酸废水处理为背景 ,考察了染料中间体废水处理的可行性。系统地测定了稀释剂、磷氧类和胺类络合剂对苯胺 2 ,5 双磺酸萃取平衡的影响 ,确定了适宜的萃取剂组成 :三辛胺 (TOA) /正辛醇 /煤油 ;并进行了苯胺 2 ,5 双磺酸工业废水处理的实验研究。结果表明 ,TOA对于苯胺 2 ,5 双磺酸具有较高的萃取效率 ;废水中盐酸及盐的影响可通过控制废水的 pH值解决 ,多级错流萃取可有效去除废水中的苯胺 2 ,5 双磺酸和色度 ;同时 。

电生成羟基自由基及其对染料降解脱色的研究

以电化学循环伏安法和红外光谱分析 (IR) ,研究了茜素红及酸性铬蓝在电解槽中处理前后的电化学行为的变化 ,进一步阐明Fenton试剂的作用机制。电解生成的过氧化氢与阳极溶解的Fe2 + 进行随后反应 ,生成羟基自由基 (Fenton试剂 ) ,进而对有机染料进行氧化反应 ,使其不饱和的NN双键断裂 ,分解成萘胺与氨基苯酚磺酸两个部分 ,从而达到有机染料降解、脱色的效果。测试结果表明 ,电解处理 15min内 ,脱色率和CODCr的去除率变化较大 ,电解处理 1h ,CODCr的去除率达 80 % ,脱色率达 98%