談乳膠絲工業(yè)熱水浴廢水凈化初步
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[摘要]采用酸堿中和的方法，分階段調(diào)控?zé)崴U水的pH值，利用中和反應(yīng)過(guò)程中出現(xiàn)的可逆性“絮凝”現(xiàn)象，經(jīng)砂濾、活性炭吸附和納米反滲透膜(RO)過(guò)濾單元處理，對(duì)乳膠絲工業(yè)熱水浴廢水進(jìn)行凈化初步研究。研究發(fā)現(xiàn)：調(diào)控廢水體pH＞7后，廢水體隨著pH值的階段性升高、逐步出現(xiàn)白色“絮凝”狀沉淀物，廢水體的TDS值與電導(dǎo)率降幅較大；砂濾對(duì)廢水體TDS值與電導(dǎo)率去除幾無(wú)影響，活性炭吸附具有一定效果；納米反滲透膜(RO)過(guò)濾后、水體TDS值由1449ppm降至58ppm、去除率96.0%，電導(dǎo)率由1860.5μs•cm-1降至104.1μs•cm-1，去除率94.4%；處理后、熱水浴廢水的TDS值與電導(dǎo)率兩項(xiàng)指標(biāo)已接近本地區(qū)工業(yè)自來(lái)水對(duì)應(yīng)指標(biāo)，凈化水體有望用作乳膠絲工廠鍋爐循環(huán)水及熱水浴源水。
[關(guān)鍵詞]乳膠絲；廢水；絮凝；活性炭；納米反滲透膜
乳膠絲是一種乳膠制品，線型、圓柱狀，在中國(guó)內(nèi)地投產(chǎn)及發(fā)展已有15年左右；主要用于紡織，家裝等領(lǐng)域，是一種輕質(zhì)、高彈、高強(qiáng)度的彈性體。在乳膠絲制造過(guò)程中，生產(chǎn)線配置了四個(gè)梯形熱水浴池，總長(zhǎng)約20余米，用于洗脫上一工序凝固成型的乳膠絲表面殘留的凝固劑及其凝固成型時(shí)釋放的內(nèi)容物，熱水浴工序排放的廢水量占乳膠絲工廠日排放廢水量的50%~70%，廢水排放量較大。這些熱水浴排放的廢水偏酸性，pH值在4.1~7.0范圍，溫度45~70℃，水體內(nèi)容物復(fù)雜，TDS值及電導(dǎo)率數(shù)值高，但水體總體是清澈透明的，較之其它工序排放進(jìn)入污水處理站的混合型、黑、臭，粘類型污水易于處理。為此，我們針對(duì)這些熱水浴廢水進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)研究，利用氫氧化鈉溶液分段調(diào)控廢水體pH值，采用砂濾凈化水體[1-3]，活性炭吸附水體有機(jī)質(zhì)[4-6]，納米反滲透膜過(guò)濾去除無(wú)機(jī)鹽[7]，以期凈化回收部分熱水浴廢水，替代鍋爐循環(huán)水及熱水浴源水、減少乳膠絲工廠源水耗用量、降低廢水排放總量、減輕污水處理站運(yùn)營(yíng)成本與壓力、利于環(huán)境保護(hù)，進(jìn)一步改善周圍生態(tài)環(huán)境。
1實(shí)驗(yàn)材料與方法
1.1二級(jí)基本實(shí)驗(yàn)材料與器具
氫氧化鈉(NaOH)，分析純，西隴科學(xué)股份有限公司；乙酸(CH3COOH)，分析純，西隴科學(xué)股份有限公司；濾砂，工業(yè)級(jí)，海南水伊方環(huán)境科技有限公司；活性炭(椰殼)，KO6型，海南星光活性炭有限責(zé)任公司；納米反滲透膜，ENSF-1812，海南水伊方環(huán)境科技有限公司；磁力攪拌器，IKA-RHB1S25，艾卡(廣州)儀器設(shè)備有限公司；pH計(jì)，F(xiàn)E28，梅特勒托利多儀器(上海)有限公司；電子天平，AL104，梅特勒托利多儀器(上海)有限公司；電導(dǎo)率儀，DDS-307，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；TDS測(cè)試儀，RHBasic1，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；玻璃器具，蜀牛，四川蜀玻(集團(tuán))有限責(zé)任公司；
1.2pH值分段調(diào)控試驗(yàn)方法
室溫下，采用0.1mol•L-1的氫氧化鈉溶液，滴入冷卻至室溫的2L熱水浴廢水體中，開(kāi)動(dòng)磁力攪拌器，攪拌1min、靜置5min、用pH計(jì)測(cè)試反應(yīng)后液體的pH值，同時(shí)測(cè)試液體的電導(dǎo)率及TDS值；測(cè)試完畢后，以pH值0.2為間隔區(qū)間值、作梯度調(diào)控、進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)，直到水體pH值為9.0，測(cè)試每個(gè)梯度間隔內(nèi)的電導(dǎo)率及TDS值；結(jié)束試驗(yàn)后，將乙酸滴入反應(yīng)液，回調(diào)pH值至熱水浴廢水初始值，觀察，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果。
1.3砂濾試驗(yàn)方法
室溫下，將一定量的石英砂，分別填入5根直徑30mm的玻璃濾柱，填充量為500g、1000g、1500g、2000g、2500g，將調(diào)制pH值為8.0的熱水浴廢水2L，分別濾過(guò)石英砂濾柱，測(cè)試5組濾液的電導(dǎo)率及TDS值。
1.4活性炭吸附試驗(yàn)方法
室溫下，將一定量的粉末活性炭，填入5根直徑30mm的玻璃濾柱，填充量為100g、125g、150g、175g、200g，將調(diào)制pH值為8.0的熱水浴廢水2L，分別濾過(guò)石英砂濾柱，測(cè)試5組濾液的電導(dǎo)率及TDS值。1.5納米反滲透膜過(guò)濾試驗(yàn)方法采用ENSF-1812型納米反滲透膜過(guò)濾棒，長(zhǎng)23.5cm，封口輪直徑4.4cm，中心管徑1.7cm。將調(diào)制pH值分別為7.6、7.8、8.0、8.2、8.4的熱水浴廢水2L，進(jìn)行壓濾，分別收集這5個(gè)組別的濃水與凈化水，測(cè)試凈化水的電導(dǎo)率及TDS值。
2結(jié)果與討論
2.1pH值分段調(diào)控試驗(yàn)結(jié)果
由圖1可見(jiàn)：在選取的調(diào)控范圍pH=7.0~9.0，廢水體的TDS及電導(dǎo)率變化規(guī)律基本相同。都是先上升后斷崖式下降，并逐步下降到最低值、而后再次逐步上升，呈現(xiàn)出“一峰一谷”的現(xiàn)象；在試驗(yàn)區(qū)間內(nèi)，測(cè)試到廢水體TDS值和電導(dǎo)率兩項(xiàng)指標(biāo)的峰值為3007ppm與3717.8μs•cm-1，谷底值1449ppm與1860.5μs•cm-1，變化率48.1%~50.0%；廢水體TDS及電導(dǎo)率先上升主要是因?yàn)镹aOH溶液的加入導(dǎo)致的，而斷崖式下降，主要與試驗(yàn)過(guò)程中、pH值調(diào)控至7.4~7.6時(shí)，水體出現(xiàn)的大片“絮凝”狀沉淀物有關(guān)；在pH值7.6~8.0之間，水體TDS及電導(dǎo)率進(jìn)一步下降至最低值，可能是沉淀相關(guān)的物化反應(yīng)基本完畢，固液分離完全，溶液內(nèi)容物減少到最低所致；TDS及電導(dǎo)率在水體pH值8.0~9.0之間逐步上升，可能是沉淀反應(yīng)完成后，多余的NaOH溶液介入水體所導(dǎo)致；對(duì)比廢水體的初始TDS值和電導(dǎo)率(2120ppm和3525.4μs•cm-1)，堿性環(huán)境下沉淀完全后，廢水體的TDS值和電導(dǎo)率兩項(xiàng)指標(biāo)可降低至1449ppm與1860.5μs•cm-1，相關(guān)雜質(zhì)去除率可達(dá)31.6%~52.7%；依據(jù)測(cè)試錄得的數(shù)據(jù)，這種白色沉淀物將為整個(gè)凈化處理工作帶來(lái)較大的益處，固液分離后，能較好的減輕其他凈化單元的壓力，同時(shí)、在選取的試驗(yàn)梯度終點(diǎn)，即pH值為9.0時(shí)、向水體滴入乙酸、使水體pH值回調(diào)至6.0~7.0之間、白色“絮凝”狀沉淀物會(huì)迅速消失，可見(jiàn)這種沉淀物存在一定的可逆性；后續(xù)，我們將對(duì)這種沉淀物進(jìn)行進(jìn)一步研究。
2.2砂濾試驗(yàn)結(jié)果
由圖2所示：砂濾前后，水體的TDS及電導(dǎo)率基本沒(méi)有變化；可見(jiàn)，砂濾對(duì)于水體的TDS及電導(dǎo)率改善基本沒(méi)有效果。這可能是因?yàn)樗w中的內(nèi)容物并不為砂濾所攔截或吸附，更不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；但砂濾在試驗(yàn)中能較好的分離水體的“絮凝”狀沉淀物，且砂濾過(guò)后，水體的亮度(濁度)明顯改善；下一步、我們將水體的SS及濁度納入試驗(yàn)測(cè)試指標(biāo)，以便多角度反應(yīng)砂濾的功效。
2.3活性炭吸附試驗(yàn)結(jié)果
從圖3可以看出：隨著廢水與活性炭接觸時(shí)間逐漸變長(zhǎng)，從柱1到柱5濾出的水體TDS與電導(dǎo)率逐漸有降低的趨勢(shì)，并在長(zhǎng)時(shí)間接觸后，在選取的試驗(yàn)范圍內(nèi)逐步穩(wěn)定；可見(jiàn)，活性炭能夠去除水體中的一些內(nèi)溶性雜質(zhì)，從而降低其TDS及電導(dǎo)率。這些功效可能與活性炭的獨(dú)特多孔結(jié)構(gòu)有關(guān)，這些多孔、高比表面積的特性賦予了活性炭具有一定的吸附性能，但吸附仍然是有限度的，在選定的試驗(yàn)范圍內(nèi)、TDS去除率為5.6%~15.4%，電導(dǎo)率去除率為4.7%~19.0%。
2.4納米反滲透膜過(guò)濾試驗(yàn)
由圖4與圖5可見(jiàn)，在試驗(yàn)選取的5個(gè)水樣中，使用納米反滲透膜過(guò)濾前后，濾液的TDS及電導(dǎo)率值均顯示出先低后高的規(guī)律，且過(guò)濾前后，TDS及電導(dǎo)率值變化劇烈；5組水樣的TDS去除率在95.6%~96.2%之間，電導(dǎo)率的去除率在95.0%~96.4%之間；可見(jiàn)，反滲透膜對(duì)乳膠絲熱水浴廢水凈化效果明顯。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)水樣的pH值為8.0時(shí)，使用納米反滲透膜過(guò)濾水體，濾前TDS值為1449ppm，電導(dǎo)率為1860.5μs•cm-1，濾后TDS值為58ppm，電導(dǎo)率為104.1μs•cm-1；參考本地區(qū)工業(yè)自來(lái)水對(duì)應(yīng)兩項(xiàng)指標(biāo)(如表1)，凈化的水體有望用做乳膠絲工廠鍋爐冷卻水或熱水浴源水。
3結(jié)論
(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，乳膠絲工業(yè)熱水浴廢水在堿性環(huán)境下能產(chǎn)生絮凝狀沉淀，這對(duì)凈化處理這些廢水帶來(lái)便利；(2)在選取的凈化試驗(yàn)過(guò)濾單元中，TDS及電導(dǎo)率兩個(gè)指標(biāo)變化規(guī)律基本保持同步，各個(gè)凈化單元的凈化效率相對(duì)優(yōu)劣排序?yàn)椋杭{米反滲透膜＞活性炭吸附＞砂濾；(3)當(dāng)熱水浴廢水pH值調(diào)控至8.0左右時(shí)，RO濾后水體的TDS及電導(dǎo)率兩項(xiàng)指標(biāo)已經(jīng)接近工廠所在地工業(yè)自來(lái)水對(duì)應(yīng)指標(biāo)，凈化水體有望用做乳膠絲工廠的鍋爐冷卻水或熱水浴源水。
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作者：劉磊 符建壯 盧秋余 袁意 宋軍軍 雷統(tǒng)席 單位：海南經(jīng)緯乳膠絲有限責(zé)任公司