聚硅酸铝铁处理皂素废水的实验研究.pdf

第41卷第11期
化工技术与开发
2012年11月
Technology &Development of Chemical Industry
Nov.2012
环保与?利用
聚硅酸铝铁处理皂素废水的实验研究
李琛,王康萍,吴雷
(陕西理工学院化学与环境科学学院,陕西汉中723001)
摘要:用硫酸铁、硫酸铝及硅酸钠制备了聚硅酸铝铁(PSAF),并研究了其作为絮凝剂对皂素废水的处理效果。
结果表明,聚硅酸铝铁对皂素废水的CODe和色度有较好的去除效果,聚硅酸铝铁的投加量、pH、搅拌时间对COD
和色度去除率有显著的影响。由正交试验分析得出的最佳实验条件为:聚硅酸铝铁投加量为20miL?L,pH值为8,搅
拌时间为45min,此时,COD心的脱除率为6876%,色度的脱除率为97.31%。
关键词:聚硅酸铝铁;COD;色度;皂素废水
中图分类号:X703
文献标识码:A
文章编号:1671-99062012)11006803
皂素是生产甾体激素类苭物的重要医药化工原酸铝铁絮凝性能的诸因素进行了研究,制备出了高
料,皂素的提取工艺会产生大量高浓度、高色度的效的聚硅酸铝铁无机高分子絮凝剂。聚硅酸铝铁无
酸性废水叫,具有可生化性差、糖分含量高、污染负机高分子絮凝剂的最佳制备条件为:Fe/AISO2摩
荷重、处理难度大等特点。皂素生产是陕南地区的尔比为1:1:1,pH为6,浓度为50mg?L。具体
重要产业之一,会产生大量的皂素废水。据统计,生制备条件如下
产1t皂素所产生的废水高达500~100o91,对环境
1)将6.4%的硅酸钠溶液用20%的硫酸调节
造成严重的污染。而陕南是南水北调中线工程的水pH值到6,在此期间用玻璃棒迅速搅拌,最终形成
源地,因此,对皂素生产废水的治理关系到水源地水硅酸胶体,颜色微微发蓝(切记不能使其冻结),静置
质安全和生态环境的保护則
30mino
聚硅酸铝铁是近年来发展起来的一类新型的无
(2)称取一定量的硫酸铁和硫酸铝分别溶解,
机高分子絮凝剂,用于废水处理时,与常规的絮凝剂然后调节pH到6,静置一段时间
相比具有制备工艺简单、价格低廉、处理效果高
(3)将(2)中的硫酸铝溶液和硫酸铁溶液同时
矶花大、沉降速度快、污泥体积小、脱色和破乳效果加到(1)中所制的硅酸溶液中,搅拌使之混合均匀
较好等特点,具有广泛的应用前景。本文探讨了聚然后放入水浴锅中,在60℃下熟化3h。
硅酸铝铁处理皂素废水的影响因素,找出最佳处理13聚硅酸铝铁处瑆皂素废水
条件。
皂素废水取自汉中市某皂素生产厂,废水呈深
1实验部分
褐色,pH值约为1,COD。为43400mg?Le
实验时取50mL皂素废水若干份,用氢氧化钠
1.1主要的试剂与仪器
调节pH值,投加一定量的吸附剂,用一定的搅拌速
硅酸钠,硫酸铁,硫酸铝,氢氧化钠,硫酸等(均度搅拌一定的时间,静置取上层清液测定其 CODCR
为分析纯)。
和吸光度。
电热恒温水浴锅,J-4六联搅拌器,101-1型电
实验对絮凝剂投加量、pH值和搅拌时间3个
热鼓吹干燥箱,754型分光光度计。
反应条件进行单因素实验和正交实验,找出各反应
1.2聚硅酸铝鉄的制备
条件的最佳值。
以硫酸铁、硫酸铝、硅酸钠为原料,对影响聚硅
作者简介:李琛(1980-),男,河南周口市人,硕士,讲师,主要从事环境污染防治与修复方面的工作,地址:陕西省汉中市,陕
西理工学院化学与环境科学学院,E-mail:beechen_317@126.com
收稿日期:2012-07-30
第11期
李琛等:聚硅酸铝铁处理皂素废水的实验硏究
1.4皂素废水脱色率计算公式
于COD。和色度的去除。
文中色度用溶液的吸光度值表示。皂素废水脱
(3)吸附时间对絮凝效果的影响
色率计算公式如式(1):
准确量取50mL皂素废水5份,依次放入5个
D=(Ao-A)Ao×100%
1)洁净干燥的烧杯中,分别调节pH值为8.0,各自加
式中:A。-皂素废水脱色前的吸光度
入1mL聚硅酸铝铁,在室温下以20o?min'的转
A一皂素废水脱色后的吸光度。
速分别搅拌15min、30min、45min、60min、75min,
1.5皂素废水中COD。的下降率计算公式
取上清液测定COD。和色度,考察溶液吸附时间对
coD。的测定采用重络酸钾法。皂素废水中CODc和色度下降率的影响,结果见图3。境拌时间
COD。的下降率计算公式如式(2):
在30-60min,CODc和色度的去除效果较好。
E=(Co-C1)Co×100%
式中:BCOD下降率;
C。吸附前溶液中COD的浓度,mg
吸附平衡后溶液中COD.的浓度,g'L。
60
2结果与分析
COD。去除率6
一色度去除率%
2.1单因素实验
(1)投加量对絮凝效果的影响
DH
准确量取50mL皂素废水5份,依次放入5个
图2pH对去除效率的影响
100
洁净干燥的烧杯中,分别加人0.5mL,1.0mL,1.5mL,
2.0mlL,2.5mL聚硅酸铝铁,调节体系pH值为7.0,在
室温下以200r?min'的转速搅拌30min,取上清液
研70
测定CODc和色度,考察聚硅酸铝铁用量对CODo
60
和色度下降率的影响,结果见图1。当聚硅酸铝铁
50
CODc去除率%
投加量超过1mL时,增加投加量会抑制CODc.和色
色度去除率%
度的去除。
30
45
搅拌时间/m
图3吸附时间对去除效率的影响
由图1、图2和图3的单因素实验结果可以看
出,单一实验条件的控制对色度的去除效率很高,但
对CODe的去除效果不太好。
50
COD去除率/%
一色度去除率/%
2.2正交实验
30
依据单因素实验结果分别对pH值、聚硅酸铝
00.511.52
投加量mL
铁的投加量和吸附时间3个因素取3个水平,套用
图1聚硅酸铝铁投加对去除效率的影响
L(3)正交表,以CODc和色度去除率为考察对象,
2)溶液pH值对絮凝效果的影响
通过极差分析找出处理废水的最佳方案。正交实验
准确量取50mL皂素废水5份,依次放入5个分析结果如表1所示。
洁净干燥的烧杯中,分别调节pH值为5.0、6.0、7.0、
由表1可知,根据k值确定的去除皂素废水中
8.0和90后,各自加入1mL聚硅酸铝铁,在室温下COD。和浊度的最佳实验条件为:聚硅酸铝铁的投
以200r?min'的转速搅拌30min,取上清液测定加量为20mL?L,pH值为8,吸附时间为45mino
CODe和色度,考察溶液pH对CODo和色度下降率根据R值可知搅拌时间对去除率的影响程度较小
的影响,结果见图2。可以看出,偏碱性条件更有利投加量影响最大,pH值影响居中。