基于雙膜法的化工含鹽廢水有機物吸附脫除研究

羅朝陽

（達州職業(yè)技術學院，四川達州 635001）

1 實驗準備

1.1 試樣與儀器

試樣：X 工廠的高鹽印染廢水。 儀器：MT-5000 pH 計、 電處理儀器TOC 檢測設備(MultiN/C2100S)、GC-MS (7890 A/5975C)；分光光度計(UV2550)、Thermo SCIENTIFIC A221、IKA KS 4000空氣振搖器、研磨機。

1.2 實驗方法

首先采用色度稀釋法稀釋含鹽廢水的色度，然后采用電導儀， 計算此時含鹽廢水的電導率，最后使用酸堿滴定法，中和含鹽廢水的pH 值。

根據(jù)廢水水樣指標制備催化劑， 將碳酸鋇、氧化鋁按照制定的質量配比用研磨機研磨并混合，混合后的物質放入煅燒裝置中煅燒，設置標準的煅燒溫度，連續(xù)煅燒120min 后放入冷卻瓶進行冷卻，冷卻到與室溫相近即可進行截取，作為后續(xù)實驗的催化劑[1]。 接下來進行類芬頓處理，在250mL 的燒瓶中， 利用IKA KS 4000 空氣振搖器進行振搖，充分反應后加入催化劑和水，用保鮮膜封裝，并持續(xù)振搖，接下來加入X 工廠的高鹽印染廢水，進行處理。

在X 工廠的高鹽印染廢水處理過程中，先是在錐形瓶中加入X 工廠的高鹽印染廢水，并在高鹽廢水中加入指定數(shù)量的吸附劑，將錐形瓶放置在振動搖床中，使其持續(xù)吸附1h，觀察吸附時間，在吸附結束時取出并過濾，檢測此時的濾液[2～4]。有機物脫除率計算公式如下（1）所示。

公式（1）中，C0為初始有機物含量mg/L；Ct為吸附后有機物含量mg/L。

吸附容量計算公式如公式（2）所示。

公式（2）中，m 為吸附劑的用量，采用蒸發(fā)濃縮、蒸發(fā)結晶的方式制備結晶鹽，通過檢驗結晶鹽此時的品質來驗證使用雙膜法進行吸附時有機物的脫除效果。 將吸附后的廢水利用量杯導入結晶器中，持續(xù)加熱并不斷攪拌，使其結晶[5]。 蒸發(fā)結束后，產生的結晶體將進行過濾，得到氯化鈉結晶鹽，將得到的結晶鹽放置到烘干機中進行烘干，取出烘干后的晶體，檢測該晶體成分。

在高鹽印染廢水處理后，應用TOC 檢測設備(MultiN/C2100S)進行水質分析，上述反應停止后，將高鹽廢水經過濾膜儲存于樣瓶中，添加氨氣作為檢測載氣進行水質分析，選用milli-QAdvantageA10 超純水儀制備及對相應的反應溶液進行分析，得出后續(xù)的實驗結果。

2 結果與分析

該印染廢水呈褐色偏黃狀態(tài)，較清澈，pH 值為2.55，呈酸性狀態(tài)，使用電導儀檢測此時的電導率數(shù)值，得出此時印染廢水的電導率為98.54mS/cm，TDS 器檢測數(shù)值為68647mg/L， 密度為1.054g/mL。 氯離子和硫酸根含量分別是38564mg/L 和2087mg/L，硝酸根、鈣離子、鎂離子、SS 的含量分別為520mg/L、241mg/L、117mg/L、483mg/L。 廢水中還含有COD 和TOC。 主要包括2-二氫-2，2，4三甲基喹啉、2-乙基-1H 吡咯并吡啶、1，3-二氫、4 二胺苯、N-(2-氯乙烷基)-N-乙基苯胺、1，3，3-三甲基-2-氧2H 吲哚、2，3，3-三甲基3H 吲哚、1、N，N-二乙基苯胺、N，N-二甲基-1 苯酚等。

實驗選取的吸附劑有兩種，第一種是活性炭吸附劑；第二種是活性焦吸附劑。 活性炭吸附劑的顆粒較小，呈橢圓狀，且顏色較黑，活性焦吸附劑的顆粒較大，呈棕色。 活性炭在吸附添加量為20～25g/L 時其對有機物的脫除率比活性炭低，證明活性炭的有機物吸附脫除率遠高于活性焦的吸附脫除率，達到了48%以上，因此本文選用活性炭吸附劑進行吸附。

原始廢水中的4 三甲基喹啉（6.23mg·L-1）含量最高， 其次是2-乙基-1H 吡咯并吡啶（4.021mg·L-1），N-(2-氯 乙 烷 基)-N-乙 基 苯 胺（0.65mg·L-1）的含量最低，在得到原始廢水中有機物含量之后，開始進行活性炭的第一次吸附。

經過活性炭吸附后的印染廢水顏色淺了很多，且整體清澈度偏高，在常規(guī)條件下，將印染廢水蒸發(fā)濃縮，由于檢測到的印染廢水體系中以鈉離子、氯離子、硫酸根為主，因此可以將其簡化為三元體系， 用三元水鹽體系相圖進行分析如圖1所示。

圖1 三元水鹽體系相圖

如圖1 所示：CEF、BDE、BCE 分別為氯化鈉、硫酸鈉、氯化鈉與硫酸鈉的共晶區(qū)，ADEF 為液相區(qū)。 E 呈現(xiàn)共振狀態(tài)，P 則為原廢水點，進行蒸發(fā)濃縮后，該體系中的P 沿AP 方向運動。 P 運動到K 點時，會進入氯化鈉結晶區(qū)，因此蒸發(fā)終點取K點。 將經過活性炭吸附劑吸附后的廢水，蒸發(fā)濃縮，觀察此時有機物的變化情況，分析此時廢水的成分，可以得出經過吸附后廢水中的有機物含量如表1 所示。

表1 吸附后廢水中的有機物含量

通過表1 數(shù)據(jù)可以看出：吸附后N-二甲基-1苯酚的含量最低，N-二乙基苯胺、3-三甲基3H 吲哚、2-乙基-1H 吡咯并吡啶、4 三甲基喹啉的含量仍然較高， 但廢水中有機物含量明顯的下降，說明使用活性炭吸附能夠達到降低印染廢水中有機物的目的。

繼續(xù)使用活性炭吸附，將吸附后的溶液蒸發(fā)結晶，制得的氯化鈉檢測結果如表2 所示。

由表2 可知：此時氯化鈉的質量分數(shù)達到了98.67，其鈣含量、鎂含量、硫酸根含量均較少，證明此時的結晶鹽可達到精制工業(yè)鹽要求。

表2 氯化鈉檢測結果

3 結論

分析了高含鹽量、 高有機物的印染廢水成分，根據(jù)檢測到的廢物組成含量，設計吸附試驗，通過吸附試驗去除有機物，采用蒸發(fā)濃縮和蒸發(fā)結晶制造結晶鹽。 檢測結晶鹽的成分從而確認吸附過程中有機物的去除效果。

由去除效果可得，此時的印染廢水含鹽量最高，達到了7%，組成成分包括氯化鈉和硫酸鈉。其有機物含量高，種類復雜，主要有吲哚和苯胺。其次， 蒸發(fā)過程中冷凝液的有機物主要是吲哚。吸附過程中有機物去除率達45%以上，吸附量達70mg/g(TOC)以上。 除此之外，氯化鈉結晶鹽產品可通過吸附、蒸發(fā)、結晶、溶解、吸附、重結晶路線生產，得到的結晶鹽可達到工業(yè)精制鹽的要求。

綜上所述，使用雙膜法進行工業(yè)含鹽廢水中有機物的吸附脫除可以保護環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展， 得到的氯化鈉結晶鹽可達到精制工業(yè)鹽要求。 對延長廢水處理電極，增加廢水處理效率有重要意義。