交流變頻磁化聚合硫酸鐵在造紙廢水處理方面的應用

隨著紙制品用量的逐年增長，造紙行業(yè)的廢水排放量也逐年增加，造紙行業(yè)對環(huán)境的影響日趨嚴重。隨著環(huán)境法規(guī)的進一步嚴格及環(huán)保意識的加強，對造紙廢水進行治理成為造紙企業(yè)的當務之急。采用常規(guī)混凝法處理后的造紙廢水已無法達到現(xiàn)有水質(zhì)標準的要求。近年來，磁場在水處理中的應用一直是國內(nèi)外研究的熱點。研究發(fā)現(xiàn)，磁性不受水的影響，但可以影響污染物和混凝劑的物理化學性質(zhì)。Mohammed采用磁場處理棕櫚油廠的污水時發(fā)現(xiàn)，污水經(jīng)磁化處理后能有效去除色度、TSS和COD。Alimi等研究磁場對碳酸鈣沉淀的影響時發(fā)現(xiàn)，經(jīng)磁化處理后，水垢不易在容器壁上形成，收集到的碳酸鈣沉淀總量增加。本工作采用經(jīng)交流變頻磁化預處理后的聚合硫酸鐵溶液對造紙廢水進行混凝處理，考察了有無磁化作用、聚合硫酸鐵加入量、磁化強度、磁化頻率、磁化時間等因素對COD去除率和色度去除率的影響。

1實驗部分

1.1試劑、材料和儀器

聚合硫酸鐵：分析純。

造紙廢水：取自鹽城某造紙廢水處理廠的三級混凝沉淀池，COD=650mg/L，UV254=1.124，色度180倍，pH=6.5。

MY3000-6型智能混凝試驗攪拌儀：潛江梅宇儀器有限公司；YTN-11010變頻穩(wěn)壓電源：青島翊泰儀器儀表有限公司。

利用變頻穩(wěn)壓電源為可調(diào)電源，連接電磁線圈，組成可調(diào)節(jié)的交流變頻磁化裝置。

1.2實驗方法

混凝劑聚合硫酸鐵中含有對磁場很為敏感的鐵磁性物質(zhì)。磁場具有改變體系中物質(zhì)內(nèi)能的特性，從而可以進一步改變物質(zhì)的物理性質(zhì)，影響其混凝效果。將一定量的聚合硫酸鐵溶液置于交流變頻磁化裝置中，進行磁化預處理。將經(jīng)交流變頻磁化預處理后的聚合硫酸鐵溶液加入1000mL造紙廢水中，先以300r/min的轉(zhuǎn)速快速攪拌30s，再以100r/min的轉(zhuǎn)速慢速攪拌15min。攪拌結(jié)束后靜置30min，取上清液進行分析。

1.3分析方法

按照GB11914—1989《水質(zhì)化學需氧量的測定重鉻酸鹽法》測定廢水COD，計算COD去除率。按照GB11903—1989《水質(zhì)色度的測定》測定廢水的色度，計算色度去除率。

2結(jié)果與討論

2.1有無磁化聚合硫酸鐵對廢水處理效果的影響

在聚合硫酸鐵加入量為1000mg/L、磁化強度為6mT、磁化頻率為90Hz、磁化時間為3min的條件下，有無磁化聚合硫酸鐵對廢水處理效果的影響見圖1。由圖1可見：磁化聚合硫酸鐵對廢水的COD去除率和色度去除率均高于未磁化時；聚合硫酸鐵磁化后廢水的COD降至44mg/L，COD去除率為93.22%，色度去除率為88.89%；磁化后聚合硫酸鐵的COD去除率和色度去除率分別較未磁化時提高了2.42百分點和6.67百分點。原因是通過交流變頻磁場對聚合硫酸鐵溶液進行磁化，增加了鐵鹽水解產(chǎn)物中多核聚合物（Feb）的比例。Feb為絮凝過程中的有效成分，F(xiàn)eb的增加有利于聚合硫酸鐵混凝性能的提高。同時，由于交流變頻磁場做切割磁感線運動，使磁場場能轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆狭蛩徼F粒子的內(nèi)能，為水解反應提供了能量，促進了聚合硫酸鐵粒子與廢水中的活性基團和膠體顆粒及部分溶解性物質(zhì)進行絡合和螯合反應，生成更多的多核羥基絡合物，使聚沉效果提高。

2.2聚合硫酸鐵加入量對廢水處理效果的影響

在磁化強度為6mT、磁化頻率為90Hz、磁化時間為3min的條件下，聚合硫酸鐵加入量對廢水處理效果的影響見圖2。由圖2可見：當聚合硫酸鐵加入量小于1000mg/L時，隨聚合硫酸鐵加入量的增加，COD去除率和色度去除率均逐漸增加；當聚合硫酸鐵加入量大于1000mg/L時，廢水處理效果降低。因此，選擇聚合硫酸鐵加入量為1000mg/L較適宜。

2.3磁化強度對廢水處理效果的影響

在聚合硫酸鐵加入量為1000mg/L、磁化頻率為90Hz、磁化時間為3min的條件下，磁化強度對廢水處理效果的影響見圖3。由圖3可見：隨磁化強度的增加，COD去除率和色度去除率先增大后減小；當磁化強度為6mT時，COD去除率和色度去除率均達到較大；繼續(xù)增加磁化強度，COD去除率和色度去除率呈下降趨勢。因此，選擇磁化強度為6mT較適宜。

2.4磁化頻率對廢水處理效果的影響

在聚合硫酸鐵加入量為1000mg/L、磁化強度為6mT、磁化時間為3min的條件下，磁化頻率對廢水處理效果的影響見圖4。由圖4可見：隨磁化頻率的增加，COD去除率和色度去除率先增大后減??；當磁化頻率為90Hz時，COD去除率和色度去除率均達到較大。因此，選擇磁化頻率為90Hz較適宜。

2.5磁化時間對廢水處理效果的影響

在聚合硫酸鐵加入量為1000mg/L、磁化強度為6mT、磁化頻率為90Hz的條件下，磁化時間對廢水處理效果的影響見圖5。

由圖5可見：當磁化時間為3min時，COD去除率和色度去除率均達到較大；繼續(xù)延長磁化時間，COD去除率和色度去除率呈逐漸降低的趨勢。因此，選擇磁化時間為3min較適宜。

3結(jié)論

a）在同等條件下，聚合硫酸鐵溶液經(jīng)磁化后再混凝處理造紙廢水的COD和色度的去除效果明顯優(yōu)于未磁化時的廢水處理效果。

b）交流變頻磁化預處理聚合硫酸鐵的較佳條件為：聚合硫酸鐵加入量1000mg/L，磁化強度6mT，磁化頻率90Hz，磁化時間3min。在較佳條件下混凝處理初始COD為650mg/L、初始色度為180倍的造紙廢水，COD去除率為93.22%，色度去除率為88.89%。