纤维板废水具有可生化性差、色度高、组分复杂等特点,属于难处理的工业废水之一。随着纤维板生产技术进步,各种新型胶黏剂,如三聚氰胺-尿素共缩合树脂、淀粉改性脲醛树脂、MDI胶(二苯基甲烷二异氰酸酯)等不断地开发和应用,干燥尾气喷淋除尘带来的置换废水等原因,导致纤维板废水中难以降解、有毒性的物质(长链难降解的有机化合物、高浓度甲醛和氨氮以及高浓度的无机盐)越来越多,处理难度越来越大,对环境危害也越来越严重;部分地区出于环境功能区建设的需要,对外排废水的水质有更高的要求,如其中排放指标CODcr≤50mg/L。此外,传统的处理工艺已无法满足现阶段环境功能限制地区废水的排放要求,且纤维板废水具有高色度的特性,导致经处理后的废水较难达到《污水综合排放标准》中一级标准的色度指标(色度≤50倍)要求,因此寻找一种适用于纤维板废水深度处理的工艺显得尤为重要。
1、试验原理
废水深度处理工艺一般选用氧化技术,如芬顿、微电解等,或活性炭吸附处理工艺。由于氧化技术对处理操作要求高、需要使用较多的危险化学品、处理效率有限等原因,不能完全适用于纤维板废水的深度处理。活性炭吸附处理工艺具有周期短、出水水质好、无二次污染等优点,已被广泛应用于染料废水的脱色处理。由于活性碳具有发达的孔隙结构、巨大的比表面积和化学性质稳定等特点,是废水处理中应用为有效的吸附剂之一。但是单纯以活性炭吸附作为纤维板废水深度处理工艺,有一定局限性,如沉淀较慢、污泥容易“翻腾”等,导致活性炭吸附处理效率低等,制约了活性炭吸附工艺在纤维板废水深度处理中的应用。
针对纤维板废水特性,通过在活性炭中加载磁性物质(四氧化三铁),使其在吸附沉淀过程形成磁场效应,即磁沉淀效应,使废水中悬浮颗粒含量增加,tigao了胶体碰撞几率,强化絮凝效果;磁种的加入可降低水体的Zeta电位,促进了胶体“脱稳”;磁种的加入并形成絮凝核心,形成的磁性絮体相互之间产生磁引力,通过架桥和网捕作用可加速絮体形成与长大,从而短时间内达到强化絮凝的作用,加快沉淀速度,tigao处理效率。
2、试验部分
2.1 试剂与仪器
主要试剂:氢氧化钾、盐酸、硝酸、氨水(NH3质量分数25%)、六水三氯化铁、七水硫酸亚铁等,分析纯;氮气,工业高纯。
主要仪器:管式电阻炉,电热恒温鼓风干燥箱,球磨机,恒温水浴振荡器,精密pH计,紫外分光光度计等。
2.2 磁性活性炭复合材料的制备
取福建邵武竹制品下脚料(不含竹表皮,颗粒≤5mm),洗净后经过80~100℃干燥。取适量竹制品下脚料均匀铺在管式电阻炉玻璃管中。控制氮气liuliang为1L/min,温度为450℃,炭化45min,冷却后经研磨、筛分,得到碳化料。
将碳化料300g与氢氧化钾10g按照30∶1(质量比)浸渍于1000mL水中,置于90℃恒温水浴锅中12h。过滤后将碳化料干燥4h,在氮气保护作用下,800~900℃活化3h,以此得到所需的活性炭样品。
磁种制备过程见图1。取200g制备完成的活性炭粉末与1L浓度为0.3mol/L的盐酸放置烧杯中混合,室温下搅拌10h,蒸馏水反复冲洗,直至上清液为中性,离心分离,得到中性的高纯度活化后的活性炭,控制温度60℃烘干12h后备用。在氮气保护下,把5g、10g、15g、20g、25g、30g的活性炭分别与2.71g的FeCl3·6H2O和1.55g的FeSO4·7H2O快速加入到300mL蒸馏水中,并搅拌均匀,向混合液中逐滴加入浓度2mol/L的氨水,调节pH到9~10,70℃下冷凝回流3h。在强磁铁下分离得到黑色沉淀物(磁种),用去离子水反复冲洗,60℃真空干燥箱中干燥12h至恒重,碾磨成粉末,得到不同配比磁性活性炭复合物(1#、2#、3#、4#、5#、6#)。另取一定量的活性炭样品,不添加磁种,作为7#样品。