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    石灰鋁鹽沉淀法去除稻瘟靈農藥工業廢水中氯離子的效果

    文章出處:未知發表時間:2022-01-08 13:30:45


     

    圖片1 

     

     

      農藥生產廢水隨產品不同性質差別較大,給末端處置帶來一定的難度。稻瘟靈是防治稻瘟病的主要化學防治藥劑,其生產過程中產生的廢水除高COD值外,還具有氯離子含量高的特性。目前,農藥廢水可采用物理法、生物法及兩者分離等處置方式,對高COD值、可生化性差的廢水還可采用高級氧化法實施處置。常規農藥工業廢水處辦法主要針對廢水中的有機污染物質,而對氯離子的去除效果較差。Cl-是氯存在的最穩定形態,難去除且不能被微生物所應用。目前,國內外去除廢水中Cl-的辦法有燃燒法、化學處置法、生物法、電滲析和反浸透等。其中,燃燒法處置廢水中的鹽類對設備腐蝕嚴重,化學處置法處置不完整,生物法耗時長,電滲析存在高耗能等問題。膜別離具有別離效率高、設備簡單、操作便當等特性,但高氯含量的廢水對膜別離設備和工作壓力的請求較高,且容易形成膜污染,影響去除效果。

     

      石灰鋁鹽沉淀法能有效去除氯離子,該法經過向含氯離子溶液中參加氧化鈣和偏鋁酸鈉,生成溶解度極小的鈣鋁氯化合物Ca4Al2Cl2(OH)12,到達去除氯離子的效果,并且除氯后生成的鈣鋁氯化合物(弗氏鹽)還具有吸附重金屬離子的才能,可防止大量廢泥處置問題。本實驗采用石灰鋁鹽沉淀法去除稻瘟靈廢水中的氯離子,探求其主要工藝條件對氯離子的去除效果,以期為稻瘟靈廢水中氯離子的去除提供參考。

     

      一、資料與辦法

     

      1.1 實驗廢水

     

      實驗用稻瘟靈廢水取自重慶某農藥廠,廢水中Cl-含量1515mg/L,pH11.5。

     

      1.2 實驗辦法

     

      取250mL廢水,參加一定量的氧化鈣及偏鋁酸鈉,置于電動攪拌器恒溫水浴鍋中反響。反響完成后,中止攪拌并靜置,溶液分層后取上清液過0.45μm濾膜搜集濾液,測定氯離子含量。反響設置不同pH值、反響溫度、反響時間、攪拌速度、藥品投加量及投加方式等工藝條件,剖析對氯離子去除效果的影響,并選取其中影響較大的3個要素做正交實驗,應用SPSS軟件對正交結果實施剖析,得到石灰鋁鹽沉淀法去除稻瘟靈廢水中氯離子顯著影響要素及最佳反響條件。在最優條件下,反響所得沉淀物經過濾、洗濯、烘干和研磨后得到粉狀樣品,對樣品實施XRD、SEM剖析。

     

      1.3 剖析辦法

     

      氯離子含量測定參照硝酸銀滴定法(GB118961989)。沉淀物形貌由掃描電子顯微鏡(SEM,VEGA3SBU,捷克)掃描得出,沉淀物晶體構造用X射線衍射儀(XRD,D2PHASER,德國)剖析。

     

      二、結果與討論

     

      2.1 單要素條件對氯離子去除效果的影響

     

      為肯定正交實驗所需影響較大的要素及程度,分別就反響時間、溫度、藥品配比、攪拌速度、pH值和藥品投加方式等反響條件對稻瘟靈廢水中氯離子效果的影響做單要素實驗。

     

      2.1.1 反響時間對氯離子去除效果的影響

     

      在室溫22℃,轉速200r/min,配比n[Cl-]∶n[Al3+]∶n[Ca2+]=1∶2∶5,pH=10,一次性參加的實驗條件下,反響時間為1h、2h、3h、4h、5h,調查反響時間對氯離子去除效果的影響,結果如圖1所示。由圖1可知,氯離子的去除率隨時間增加呈現先增加后減小趨向,在3h處到達最高值64.47%。反響開端生成鈣氯鋁化合物Ca4Al2Cl2(OH)12,隨時間延長,局部Ca4Al2Cl2(OH)12轉變為Ca3Al2(OH)12,Cl-從化合物中脫離,降低了氯離子的去除率。

     

    圖片24 

      2.1.2 反響溫度對氯離子去除效果的影響

     

      在反響時間3h,轉速200r/min,配比n[Cl-]∶n[Al3+]∶n[Ca2+]=1∶2∶5,pH=10,一次性參加的實驗條件下,調查反響溫度對氯離子去除效果的影響,結果如圖2所示。由圖2可知,氯離子去除率在室溫到35℃區間段隨溫度升高呈上升趨向,35℃以后則趨于穩定,為64.00%。標明隨著溫度升高,鈣氯鋁鹽的層狀構造逐步趨于飽和,Cl-去除量隨著鈣氯鋁化合物層狀構造的構成也趨于穩定,綜合思索能耗要素,選擇35℃為較佳反響溫度。

     

    圖片25 

      2.1.3 藥品配比對氯離子去除效果的影響

     

      在反響時間3h,轉速200r/min,溫度35℃,pH=10,一次性參加的實驗條件下,調查藥品配比對氯離子去除效果的影響,如圖3所示。從圖3能夠看出,隨n[Cl-]∶n[Al3+]∶n[Ca2+]的增大,氯離子去除率提升,在配比為1∶3∶5處到達最高77.33%,在1∶3∶6時去除率趨于穩定。隨著藥品參加量的增加,Ca4Al2Cl2(OH)12層狀構造構成才能加強,包容Cl-的才能也隨之加強。配比在1∶2∶51∶3∶4區間,Ca4Al2Cl2(OH)12層狀構造構成量急劇增加,在1∶1∶21∶1∶3Ca4Al2Cl2(OH)12層狀構造構成量增加遲緩,闡明反響初期假如Al3+參加量太少,鈣鋁化合物層狀構造容易成型,Cl-不易進入層板間,所以恰當參加過量Al+3更有利于沉淀構成。

     

    圖片26 

      2.1.4 攪拌速度對氯離子去除效果的影響

     

      在反響時間3h,配比n[Cl-]∶n[Al3+]∶n[Ca2+]=1∶3∶5,pH=10,一次性參加的實驗條件下,調查攪拌速度對氯離子去除效果的影響,如圖4所示。由圖4可知,隨著攪拌速度的增加,氯離子去除率在400r/min處到達最大,為76.67%,繼續增加則去除率反而降落。隨轉速增大,沉淀物顆粒更為細小,比外表積增大,利于層板構造的構成,Cl-進入板塊層間時機增加,從而構成弗氏鹽沉淀,提升氯離子去除率。但當攪拌速度大于400r/min時,氧化鈣溶于水中構成的OH-會增加,經過離子交流,層板間Cl-被置換出來,成為Ca3Al2(OH)12,氯離子去除率降低;當攪拌速度到達600r/min時,沉淀物顆粒充沛分散,層板構造的構成速度大于轉化為Ca3Al2(OH)12的速度,氯離子去除率又呈升高趨向,思索能耗要素,選擇攪拌速度為400r/min。

     

    圖片27 

      2.1.5 pH值對氯離子去除效果的影響

     

      在反響時間3h,溫度35℃,配比n[Cl-]∶n[Al3+]∶n[Ca2+]=1∶3∶5,轉速400r/min,藥品一次性參加的實驗條件下,調查pH值對氯離子去除效果的影響,如圖5所示。由圖5可知,氯離子去除率隨著pH升高呈先減少后增大的趨向,但總體變化不大,氯離子去除率在原始pH值處到達最大,為76.13%。由于在弱酸性和中性條件下,沉淀會有局部溶解,而堿性條件更有利于層板構造的構成,由于原水的pH值曾經偏高,OH-過多會使沉淀物發作轉化,故應用原pH值更節約本錢。

     

    圖片28 

      2.1.6 加藥方式對氯離子去除效果的影響

     

      在反響時間3h,溫度35℃,配比n[Cl-]∶n[Al3+]∶n[Ca2+]=1∶3∶5,轉速400r/min,pH=11.5實驗條件下,調查加藥方式對氯離子去除效果的影響,如圖6所示。由圖6可知,氯離子去除率隨投放方式的不同而有一定動搖,但總體差別不顯著,在藥物投加比例為2∶1處到達最高,為79.66%,但與一次性參加相比增幅不明顯,能夠看出加藥方式對氯離子去除率的影響不大。

     

    圖片29 

      2.2 正交實驗

     

      從上述六個單要素實驗能夠看出時間,藥品配比和轉速變化對氯離子去除率的影響較大,故選取此三要素作為正交實驗條件??隙ǚ错憰r間(2.5h;3h;3.5h),藥品配比(1∶3∶4;1∶3∶5;1∶3∶6)和轉速(350r/min;400r/min;450r/min)做三要素三程度正交實驗,詳細實驗設計及結果見表1、表2。

     

    圖片30 

    圖片31 

      檢驗結果標明:時間和轉速的P值分別為0.8790.357,均大于0.05,故這兩個要素對氯離子去除效果不顯著;配比的P值為0.026,小于0.05,闡明配比對氯離子去除效果顯著。由表2剖析可知配比最優程度為1∶3∶6,1∶3∶51∶3∶6差別不明顯,關于時間和轉速,由于各程度間的差別不顯著,分離對能耗的思索,能夠肯定最優條件A1B3C2,即反響時間2.5h,藥品配比1∶3∶6,攪拌轉速400r/min。

     

      2.3 沉淀物表征剖析

     

      2.3.1 沉淀產物XRD剖析

     

      弗氏鹽在2θ=11.2°、22.5°、31.1°時呈現衍射峰,分別對應(006)、(114)、(222)三個衍射面。在最優條件下對廢水實施處置,氯離子與鈣鋁離子實施鍵結,由此分離溶液中離子,構成鈣鋁氯化合物沉淀,將過濾得到的沉淀物實施XDR剖析,如圖7所示。由圖7可知,沉淀產物的衍射峰位置與弗氏鹽的根本分歧,可判別沉淀物為弗氏鹽,且在11.2°衍射峰鋒利,闡明沉淀物結晶度高,且結晶粒度較大。

     

    圖片32 

      2.3.2 沉淀產物SEM剖析

     

      將石灰鋁鹽沉淀法處置后的沉淀物做SEM剖析,結果如圖8所示。由圖8可知,沉淀產物為片層構造,粒徑為0.5μm5μm的潤滑棱柱晶體堆積而成,且具有插層構造,契合弗氏鹽的形貌特征,主體層板為[Ca2Al(OH)6]+,層板之間插入[Cl-,H2O],不太明顯的層狀構造可能是Ca4Al2(OH)14Ca3Al2(OH)12。

     

    圖片33 

      三、結論

     

      (1)采用石灰鋁鹽法去除稻瘟靈廢水中的氯離子,單要素實驗最佳工藝條件為反響時間為3h,溫度35℃,n[Cl-]∶n[Al3+]∶n[Ca2+]1∶3∶5;攪拌速度400r/min,pH值堅持原水值,加藥方式為一次性參加。

     

      (2)從單要素實驗得到,反響時間、藥品配比和攪拌轉速對氯離子去除效果影響較大。從這三個要素的正交實驗結果得出,藥品配比是顯著影響要素,最佳工藝條件為反響時間2.5h,藥品配比為1∶3∶6,攪拌轉速為400r/min,在此工藝條件下,氯離子去除率可達80%以上。

     

      (3)反響生成的沉淀產物是弗氏鹽,具有層狀構造,主要成分是Ca4Al2Cl2(OH)12,沉淀物結晶度高,粒度較大。

     


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