紡織整理廢水電導(dǎo)值影響因素的研究

紡織整理廢水中因含有酸、堿等物質(zhì)，不能直接循環(huán)使用，如直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，不符合“清潔生產(chǎn)工藝”的要求[1，2]。為此，研究人員對(duì)紡織整理廢水的處理回收進(jìn)行了大量研究[3～6]。作者采用3700E型感應(yīng)式電導(dǎo)儀對(duì)某企業(yè)幾種紡織整理廢水(鹽酸濃度為0.065～0.125 mol·L-1、硫酸濃度為0.100～0.200 mol·L-1、NaOH濃度為0.070～0.180 mol·L-1)的電導(dǎo)值進(jìn)行測(cè)定，并研究了溫度、濃度以及雜質(zhì)含量對(duì)電導(dǎo)值的影響，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

濃鹽酸，分析純，湖北武漢市江北化學(xué)試劑有限責(zé)任公司；濃硫酸，分析純，洛陽(yáng)市化學(xué)試劑廠；NaOH，分析純，武漢制氨廠。

DDS-Ⅱ型電導(dǎo)儀、FC204型電子天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司；3700E型感應(yīng)式電導(dǎo)儀，大湖國(guó)際；CS501型超級(jí)恒溫槽，重慶試驗(yàn)設(shè)備廠。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

分別用濃鹽酸、濃硫酸、NaOH配制濃度各為0.065～0.125 mol·L-1、0.100～0.200 mol·L-1、0.070～0.180 mol·L-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.3 方法

分別用DDS-Ⅱ型電導(dǎo)儀、3700E型感應(yīng)式電導(dǎo)儀測(cè)定HCl/H2SO4/NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的電導(dǎo)值，比較結(jié)果，確定用于紡織整理廢水電導(dǎo)值測(cè)定的電導(dǎo)儀型號(hào)。

根據(jù)某企業(yè)紡織整理廢水的特性，采用3700E型感應(yīng)式電導(dǎo)儀分別測(cè)定一定濃度范圍內(nèi)、不同溫度的HCl/H2SO4/NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的電導(dǎo)值，并根據(jù)濃度、溫度與電導(dǎo)值的關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型。

在相同條件下，采用3700E型感應(yīng)式電導(dǎo)儀分別測(cè)定HCl/H2SO4/NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液和HCl/H2SO4/NaOH廢水樣品的電導(dǎo)值，并對(duì)其影響因素進(jìn)行比較。

2 結(jié)果與討論

2.1 兩種電導(dǎo)儀測(cè)定效果對(duì)比(圖1)

由圖1可知，對(duì)于不同濃度的HCl/H2SO4/NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用兩種電導(dǎo)儀得到的電導(dǎo)值變化趨勢(shì)相同；在相同濃度下，采用DDS-Ⅱ型電導(dǎo)儀得到的電導(dǎo)值均低于3700E型感應(yīng)式電導(dǎo)儀。這是因?yàn)?700E型感應(yīng)式電導(dǎo)儀的工作量程為106mS·cm-1，且為數(shù)字顯示，從而避免了采用DDS-Ⅱ型電導(dǎo)儀人工讀數(shù)所帶來(lái)的誤差[7，8]。因此，采用3700E型感應(yīng)式電導(dǎo)儀在線測(cè)定紡織整理廢水中酸堿濃度。

2.2 溫度、濃度對(duì)電導(dǎo)值的影響

采用3700E型感應(yīng)式電導(dǎo)儀測(cè)定不同濃度的HCl/H2SO4/NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液在不同溫度下的電導(dǎo)值，結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖2可知，在一定HCl/H2SO4/NaOH濃度下，隨著溶液溫度的升高，電導(dǎo)值逐漸增大；在一定的溫度下，隨著HCl/H2SO4/NaOH濃度的增大，電導(dǎo)值亦逐漸增大。這是由于HCl、H2SO4和NaOH屬?gòu)?qiáng)電解質(zhì)，溶液濃度增大或者溶液溫度升高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致溶液中離子間引力的減小及離子運(yùn)動(dòng)速度的加快，致使電導(dǎo)值增大[9]。

圖1 不同電導(dǎo)儀測(cè)定的HCl/H2SO4/NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的電導(dǎo)值

圖2 不同濃度HCl/H2SO4/NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液在不同溫度下的電導(dǎo)值

根據(jù)某企業(yè)紡織整理廢水?dāng)M使用的環(huán)境，分別以32℃下的HCl/H2SO4標(biāo)準(zhǔn)溶液和60℃下的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液回歸方程為基準(zhǔn)，建立HCl/H2SO4/NaOH溶液電導(dǎo)值與濃度和溫度之間的數(shù)學(xué)模型，并列出各數(shù)學(xué)模型的適用濃度和溫度范圍，如表1所示。

表1 HCl/H2SO4/NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液中濃度、溫度與電導(dǎo)值之間的數(shù)學(xué)模型

2.3 雜質(zhì)對(duì)電導(dǎo)值的影響

在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，采用3700E型感應(yīng)式電導(dǎo)儀分別測(cè)定HCl/H2SO4/NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液和含HCl/H2SO4/NaOH廢水樣品的電導(dǎo)值，以考察未知雜質(zhì)對(duì)電導(dǎo)值的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知，含HCl廢水樣品的電導(dǎo)值高于HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液，而含H2SO4和NaOH廢水樣品的電導(dǎo)值明顯低于相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)溶液，尤其是NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液與廢水樣品，相對(duì)誤差高達(dá)31.8%。這可能是由于從上游來(lái)的整理廢水中殘留的高分子化合物及上游工藝中添加的助劑，其中部分為電解質(zhì)[10～12]，它們?cè)谒?、HCl洗、H2SO4洗、NaOH洗的過(guò)程中逐漸被除盡，因而含HCl廢水樣品的電導(dǎo)值高于HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液，而含H2SO4和NaOH廢水樣品的電導(dǎo)值要低于相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)溶液。由此說(shuō)明，廢水中雜質(zhì)對(duì)電導(dǎo)值的影響不可忽略。

3 結(jié)論

(1)相比于DDS-Ⅱ型電導(dǎo)儀，3700E型感應(yīng)式電導(dǎo)儀能更好地用于在線檢測(cè)紡織整理廢水中的酸堿濃度。

表2 不同溫度下的電導(dǎo)值數(shù)據(jù)

(2)建立了HCl/H2SO4/NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度、溫度與電導(dǎo)值的數(shù)學(xué)模型，并給出了該數(shù)學(xué)模型的濃度與溫度適用范圍。

(3)通過(guò)分析HCl/H2SO4/NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液與含HCl/H2SO4/NaOH紡織整理廢水電導(dǎo)值的相對(duì)誤差，提出廢水中雜質(zhì)的影響不容忽略。

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