大孔樹脂預(yù)處理在染料廢水資源化處理中的實(shí)驗(yàn)研究

門 振，王 鵬，曹倩倩

(1.山東京博控股股份有限公司，山東 濱州 256600；2.京博農(nóng)化科技股份有限公司，山東 濱州 256600；3.博興縣環(huán)境保護(hù)局，山東 濱州 256600)

大孔樹脂預(yù)處理在染料廢水資源化處理中的實(shí)驗(yàn)研究

門 振1，王 鵬2，曹倩倩3

(1.山東京博控股股份有限公司，山東 濱州 256600；2.京博農(nóng)化科技股份有限公司，山東 濱州 256600；3.博興縣環(huán)境保護(hù)局，山東 濱州 256600)

我國(guó)是染料生產(chǎn)大國(guó)，染料生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量廢水，染料廢水具有組分復(fù)雜、色度高、COD濃度高、懸浮物多、水質(zhì)及水量變化大、含多種有機(jī)物成分?，F(xiàn)有的染料廢水常規(guī)處理常用工藝方法以中和法、蒸發(fā)法、高級(jí)氧化法和物理化學(xué)法等，但這些方法都產(chǎn)生大量危廢，增加企業(yè)運(yùn)行成本，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。本文以大孔樹脂預(yù)處理染料，處理后廢水再經(jīng)過(guò)中和、抽濾，對(duì)染料廢水進(jìn)行資源化處理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究表明：以大孔樹脂吸附預(yù)處理后的染料廢水，最佳實(shí)驗(yàn)條件為以2BV/h流速，最大處理量為8BV條件下，該染料COD去除率92%、色度基本為無(wú)色，廢水再經(jīng)過(guò)中和、抽濾后可得到含量98%以上的硫酸鈣，采用DMF做脫附劑，樹脂可多次再生重復(fù)利用。因此說(shuō)明大孔樹脂對(duì)染料廢水的資源化預(yù)處理可行性較高，為后續(xù)工程設(shè)計(jì)提供了工藝參數(shù)選擇和運(yùn)行依據(jù)。

染料廢水；大孔樹脂；COD

我國(guó)是染料生產(chǎn)大國(guó)，隨著染料生產(chǎn)的發(fā)展，其產(chǎn)生的環(huán)境問題也越來(lái)越突出，其中染料廢水的處理一直是人們的研究重點(diǎn)，染料生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量酸性廢水。廢水組分復(fù)雜、含酸量較大、色度高、COD濃度高，因此處理難度較大。為了解決染料廢水污染嚴(yán)重的問題。經(jīng)過(guò)對(duì)水質(zhì)充分考察后，本文擬采用大孔樹脂預(yù)處理染料廢水，再經(jīng)過(guò)中和、抽濾，對(duì)染料廢水進(jìn)行資源化處理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。探究工業(yè)路線的可行性，通過(guò)測(cè)定預(yù)處理后廢水水質(zhì)及中和、抽濾后硫酸鈣含量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，為后續(xù)深入研究提供工藝參數(shù)選擇和運(yùn)行依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與藥劑

COD恒溫加熱器、COD瓶、50 mL具塞比色管、滴定管、攪拌器、樹脂吸附柱800 mL、真空泵、烘箱、冷凝管、錐形瓶等玻璃器皿。

重鉻酸鉀、鄰菲羅啉、硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、濃硫酸、硫酸銀、硫酸汞、氫氧化鈉、鹽酸、甲基紅指示液、氫氧化鉀、三乙醇胺、鈣試劑、乙二胺四乙酸二鈉(以上試劑均為分析純)。

1.2 測(cè)試指標(biāo)和測(cè)試方法

CODcr：重鉻酸鉀氧化法；色度：稀釋倍數(shù)法；硫酸鈣含量：按照GB 1886.6-2016中A4要求測(cè)定。

1.3 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置包括樹脂吸附過(guò)濾系統(tǒng)、中和攪拌裝置、抽濾烘干裝置等。

1. 進(jìn)水容器；2. 蠕動(dòng)泵；3. 燒杯；4. 樹脂柱 圖1 樹脂吸附過(guò)濾實(shí)驗(yàn)小試裝置

實(shí)驗(yàn)進(jìn)水：某染料企業(yè)生產(chǎn)廢水包括濾餅壓濾水及水洗水，水質(zhì)見表1。

表1 進(jìn)水水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)樹脂：某樹脂生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的大孔徑吸附樹脂。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 樹脂吸附實(shí)驗(yàn)

將一定量的樹脂裝入800 mL樹脂柱中，取一定量的染料廢水，通過(guò)蠕動(dòng)泵控制廢水的流速由上往下通過(guò)樹脂柱，收集樹脂吸附后的流出液，并取樣檢測(cè)COD值及廢水的色度。

1.4.2 中和、抽濾實(shí)驗(yàn)

取一定量樹脂吸附后的廢水加入1000 mL的燒杯中，緩慢加入氫氧化鈣中和，調(diào)節(jié)pH值為7，過(guò)濾的硫酸鈣固體在160℃的烘箱烘干后測(cè)定硫酸鈣含量。

1.4.3 樹脂再生實(shí)驗(yàn)

首先用控制一定流速的自來(lái)水迅速通過(guò)樹脂柱，將樹脂柱中殘留廢水置換出來(lái)，然后用DMF以一定流速通過(guò)樹脂柱；再用清水洗柱，備用。

2 實(shí)驗(yàn)分析及結(jié)果

2.1 大孔徑樹脂預(yù)處理可行性實(shí)驗(yàn)分析

將450 mL的樹脂裝入800 mL樹脂柱中，取一定量的廢水，通過(guò)蠕動(dòng)泵控制廢水的流速為900 mL/h(2BV/h)由上往下通過(guò)樹脂柱，收集樹脂吸附后的流出液，并取樣檢測(cè)COD值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 大孔徑樹脂預(yù)處理可行性實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

由圖2可以看出，在以兩倍流速處理廢水時(shí)，過(guò)濾后的廢水COD值在初期大幅度降低，在過(guò)濾廢水總量為5400 mL時(shí)COD值基本低于300 mg/L，且隨著水量的增加COD值上升幅度較小，出水基本為無(wú)色，說(shuō)明在一定廢水量時(shí)，大孔樹脂吸附性較好，吸附量較高，但隨著過(guò)濾水量的增加，廢水COD值幅度增加，在過(guò)濾量達(dá)到8100 mL時(shí)廢水COD值達(dá)到950 mg/L，因此選取該大孔樹脂最大吸附量為8倍樹脂量(8BV)，即吸附廢水量為7200 mL時(shí)，COD去除率達(dá)到92%以上，在此用量時(shí)，用大孔樹脂吸附預(yù)處理該染料廢水可行性較高。

2.2 不同流速對(duì)中和抽濾后硫酸鈣含量的影響實(shí)驗(yàn)研究

由上述實(shí)驗(yàn)得到的最大吸附量，將450 mL的樹脂裝入800 mL樹脂柱中，取7200 mL廢水，分別通過(guò)蠕動(dòng)泵控制廢水的流速為450、900、1350 mL/h由上往下通過(guò)樹脂柱，收集樹脂吸附后的流出液，取一定量樹脂吸附后的廢水加入1000 mL的燒杯中，緩慢加入氫氧化鈣中和，調(diào)節(jié)pH值為7，過(guò)濾的硫酸鈣固體在160℃的烘箱烘干后測(cè)定硫酸鈣含量。

圖3 不同流速對(duì)中和抽濾后硫酸鈣含量的影響實(shí)驗(yàn)研究

由圖3我們可以看出，不同流速對(duì)樹脂吸附處理后的染料廢水影響較大，廢水經(jīng)吸附過(guò)濾、中和抽濾烘干后硫酸鈣含量與流速呈直接關(guān)系，隨著流速的增加，硫酸鈣含量逐漸降低，在450 mL/h時(shí)中和抽濾后硫酸鈣含量為99.6%，達(dá)到了GB 1886.6-2016中硫酸鈣含量的要求，但隨著流速的增加，當(dāng)以1350 mL/h由上往下通過(guò)樹脂柱時(shí)，中和抽濾烘干后硫酸鈣含量?jī)H為93.2%，因此說(shuō)明流速對(duì)硫酸鈣含量影響較為明顯，綜合考慮實(shí)際工程設(shè)備應(yīng)用，選用2倍樹脂體積流速(2BV/h)對(duì)該染料廢水進(jìn)行預(yù)處理，效果較好。

2.3 DMF脫附樹脂再生利用對(duì)處理效果的影響

將450 mL的樹脂裝入800 mL樹脂柱中，取7200 mL廢水，分別通過(guò)蠕動(dòng)泵控制廢水的流速為900 mL/h由上往下通過(guò)樹脂柱，收集樹脂吸附后的流出液，取廢水進(jìn)行COD的測(cè)定并進(jìn)行中和抽濾實(shí)驗(yàn)測(cè)定硫酸鈣含量。吸附后的樹脂首先以900 mL/h的自來(lái)水迅速通過(guò)樹脂柱，將樹脂柱中殘留廢水置換出來(lái)，然后用900 mL DMF以450 mL/h流速通過(guò)樹脂柱對(duì)樹脂柱進(jìn)行脫附清洗，完成后重復(fù)廢水吸附實(shí)驗(yàn)，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 DMF脫附樹脂再生利用次數(shù)對(duì)處理效果的影響

由圖4可以看出，用900 mL DMF以450 mL/h流速通過(guò)樹脂柱對(duì)樹脂柱進(jìn)行脫附清洗，脫附后樹脂再次利用，對(duì)該染料廢水進(jìn)行吸附處理，效果良好，多次吸附脫附后，對(duì)該廢水處理效果影響較小，吸附后的廢水COD值基本穩(wěn)定在700 mg/L左右，廢水經(jīng)中和、抽濾烘干后硫酸鈣含量基本高于98%，說(shuō)明以DMF 450 mL/h流速對(duì)樹脂柱進(jìn)行脫附清洗，脫附后樹脂再次利用效果較好。

3 結(jié)論

(1)實(shí)驗(yàn)證明該大孔樹脂最大吸附量為8倍樹脂量(8BV)，即吸附廢水量為7200 mL時(shí)，在此用量時(shí)，COD去除率達(dá)到92%以上，用大孔樹脂吸附預(yù)處理該染料廢水可行性較高。

(2)不同流速對(duì)樹脂吸附處理后的染料廢水影響較大，廢水經(jīng)吸附過(guò)濾、中和抽濾烘干后硫酸鈣含量與流速呈直接關(guān)系，在450 mL/h時(shí)中和抽濾后硫酸鈣含量為99.6%，達(dá)到了GB 1886.6-2016中硫酸鈣含量的要求，綜合考慮實(shí)際工程設(shè)備應(yīng)用，選用2倍樹脂體積流速(2BV/h)對(duì)該染料廢水進(jìn)行預(yù)處理，效果較好。

(3)以DMF為脫附劑，流速控制在450 mL/h對(duì)樹脂柱進(jìn)行脫附清洗，脫附后樹脂多次利用效果較好。

[1] 呂 路,劉福強(qiáng),陳金龍,等.樹脂吸附法處理1,2-重氮氧基萘-4-磺酸生產(chǎn)酸析母液廢水的研究[J].南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2001,37(6):735-742.

[2] 樂清華,吳 凡,徐菊美,等.大孔樹脂吸附苯肼的靜態(tài)相平衡研究[J].離子交換與吸附,2004,20(2):158-164.

[3] Anna M C,Robert C A,David M B.Evaluation of a MBR-RO system to produce high quality reuse water:Microbial control,DBP formation and nitrate[J].Water Research,2005,39(16):3982.

[4] Qin J J,Kekre K A,Tao G,et al.New option of MBR-RO process for production of NEWater from domestic sewage[J]. Journal of Membrane Science,2006,272(1-2):70-77.

(本文文獻(xiàn)格式：門 振，王 鵬，曹倩倩.大孔樹脂預(yù)處理在染料廢水資源化處理中的實(shí)驗(yàn)研究[J].山東化工,2017,46(15):169-170,172.)

Experimental Study on Pretreatment of Macroporous Resin in Dye Wastewater Recycling

MenZhen1,WangPeng2,CaoQianqian3

(1.Shandong Jingbo Holdings Co.,Ltd.,Binzhou 256600,China;2.Jingbo Agrochenicals Technology Co.,Ltd.,Binzhou 256600,China;3.Boxing Environmental Protection Bureau,Binzhou 256600,China)

China is a dyestuff producer,the dye production process produces a lot of waste water,dye wastewater has a complex composition,high color,high COD concentration,suspended solids,water quality and water changes,with a variety of organic ingredients. The existing methods of conventional treatment of dye wastewater are neutralization method,evaporation method,advanced oxidation method and physical chemistry method,but these methods have produced a lot of waste,increase the operating cost of the enterprise,and cause secondary pollution to the environment. In this paper,pretreatment of dyes with macroporous resin,after treatment and then through the neutralization,filtration,the dye wastewater treatment for experimental study. The optimum experimental conditions were as follows: the rate of 2BV/h flow rate and the maximum treatment rate were 8BV,the COD removal rate of the dye was 92%,and the chroma was basically colorless. The results showed that the dye removal rate was 92%,Waste water and then through,after filtration can be obtained more than 98% of the content of calcium sulfate,using DMF as desorbent,resin can be recycled several times. Therefore,it is shown that the macroporous resin has high feasibility for resource pretreatment of dye wastewater,and provides the basis for selecting and operating the process parameters for the subsequent engineering design.

dye wastewater;macroporous resin;COD

2017-06-20

門 振(1978—)，男，山東棗莊人，工作于山東京博控股股份有限公司，現(xiàn)任產(chǎn)業(yè)政策研究室主任，主要從事化工合成、農(nóng)藥藥效生物測(cè)定、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)政策研究等。

X788

A

1008-021X(2017)15-0169-02