模拟染料废水几种处理方法的比较研究毕业论文.doc

模拟染料废水几种处理方法的比较研究A comparative study of severaL methods on the treatment of Dyestuff Wastewater 摘 要 以铬黑T配制的模拟染料废水为研究对象, 分别采用活性炭吸附法、镁盐混凝法及微波处理法，考察了模拟染料废水初始浓度、pH值、活性炭用量、镁盐投加量、微波处理时间和微波功率等各因素对化学耗氧量(COD)、脱色率、浊度和COD去除率的影响，并进行验证实验。实验结果表明：活性炭处理法中当pH值<5时处理效率较好，在pH=3附近脱色率达到最大，在pH=3，活性炭用量1.5 g，废水浓度10 mg/L时脱色率达到99.38%，COD去除率91.30%。镁盐处理法中，随着镁盐投加量超过800 mg/L，各项指标变化不大，在废水初始浓度为10 mg/L，pH=11，镁盐投加量800 mg/L时，脱色率为89.68%，COD去除率为58.61%。微波处理法中，当处理时间为120 s，微波功率700w条件下处理后得脱色率达15.14%，COD去除率为27.84%。关键词：铬黑T；染料废水；微波处理；比较研究Abstract This experiments to simulate made chrome black T dye wastewater as the research object,we adopt active carbon absorption method,magnesium salt coagulation method and microwave treatment method,investigated the infLuences of initial concentration of the simulated dyes effLuent,pH value,activated carbon,dosage of magnesium salt dosing quantity, microwave processing time and microwave power on factors such as chemical oxygen consumption (COD), decolouring ratio, turbidity and COD removal, also do a validation experiment.The experimental results show that: In the activated carbon processing method,when pH<5,the treatment efficiency is good.when pH=3,the activated carbon dosage is 1.5g,wastewater concentration is 10mg/L，the decolored rate would reached to 99.38%,COD removal rate would reach to 91.30%.In the magnesium salt treatment method,when magnesium salt dosing quantity over 800mg/L,big changes in the indicators in wastewater.When the initial concentration is 10mg/L,pH = 11,magnesium salt dosing quantity is 800mg/l, decoloring rate would reach to 89.68%,for COD removal would reach to 58.61%.In the Microwave treatment method,the decolored rate would 15.14%, for COD removal would reaches to 27.84% when the processing time is 120s,microwave power is 700W.Key Words: Erichrome Black T；Dye wastewater；Degradation process；Contrast studies目 录摘 要IAbstractII1 绪 论11.1 序言11.2 近代我国染料废水概况11.2.1 我国染料工业现状11.2.2 染料工业废水分类及特点21.3 染料废水处理技术21.3.1 物理处理法21.3.2 化学处理法31.3.3 生物处理法31.3.4 生物接触氧化法31.3.5 其他方法41.4 基本原理41.4.1 吸附法处理废水基本原理41.4.2 混凝法处理废水基本原理51.4.3 微波法处理废水基本原理61.5 立题的意义及主要内容72 实验部分82.1 主要试验试剂和仪器82.2 实验方法92.2.1 模拟染料废水配制92.2.2 重铬酸钾法测COD92.2.3 活性炭吸附处理92.2.4 镁盐混凝处理92.2.5 微波处理103 结果与讨论113.1 活性炭处理模拟染料废水试验113.1.1 活性炭用量对COD去除率和脱色率的影响113.1.2 废水初始浓度对脱色率的影响123.1.3 pH值对COD去除率和脱色率的影响133.1.4 最佳因素水平下的验证试验143.2 镁盐混凝法处理模拟染料废水实验143.2.1 pH值对去除效率的影响143.2.2 镁盐投加量对去除效率的影响153.2.3 染料废水初始浓度对去除效率的影响163.2.4 最佳因素水平下的验证试验173.3 微波处理模拟染料废水实验173.3.1 微波功率对去除效率的影响173.3.2 微波处理时间对去除效率的影响183.4 三种方法最佳处理效率比较分析19结 论21参考文献22致 谢241 绪 论1.1 序言在当代经济全球化和新科技革命的条件下，我国正在进入由纺织大国变成纺织强国的时期，纺织工业迅速发展，纺织业在国民经济中的地位依然十分重要。纺织印染工业作为中国具有优势的传统支柱行业之一，20世纪90年代以来获得迅猛发展，其用水量和排水量也大幅度增长。加强印染废水的处理可以缓解我国水资源严重匮乏的问题，对保护环境、维持生态平衡起着极其重要的作用。纺织染料工业近年来快速发展，目前我国各种染料产量已达90万吨，染料废水已成为环境重点污染源之一。染料行业品种繁多，工艺复杂。其废水中含有大量的有机物和盐份，具有CODCr高，色泽深，酸碱性强等特点，一直是废水处理中的难题。在纺织工业中会产生各种废水，其中以印染废水污染较为严重，其排放量约占工业废水总排放量的十分之一。这些废水主要来源于印染加工中的漂炼、染色、印花、整理等工序，而且各工序产生成份各异的污水，使得印染废水成份复杂、色度高，有毒物质多而严重污染环境，因此印染废水的综合治理已成为一个迫切需要解决的问题。印染废水属于含有一定量有毒物质的有机废水，含有残余染料、染色助剂、酸碱、以及一些重金属，其中残余染料及助剂构成了废水中有机污染物的主要成份，并使废水带有特殊的颜色。所以寻求更好的方法处理染料废水，找到更好的处理染料废水的试剂，减少染料废水对环境的危害就成了重要的课题。1.2 近代我国染料废水概况1.2.1 我国染料工业现状 60年前我国染料工业规模小、产量低、品种少、质量差、出口少，建国后发展迅速。特别是近15年， 染料生产企业从约30家发展到近500家；染料产量以年均6.66的速度持续增长，染料出口量以年均8.41%的速度上升；染料产量与有机颜料产量的比值从60年前的16 1缩小到2008 年的3.71，已达到世界的平均比值。整个染料工业的发展呈现出下列明显的特点。染料工业是传统的精细化学工业，产品主要用于纺织印染行业。进入20世纪90年代以来，随着国民经济的持续高速发展，染料工业也取得了长足的进步。据原化工部统计的数据分析：“八五”期间染料产量以年均5%的速度增长，到1995年染料产量已达到24万吨。“九五”期间染料年产量一直维持在20万25万吨，已超过世界染料总产量的1/4，成为世界上最大的染料生产国。1997年的染料产量首次突破25万吨，创造了历史最高记录，1998年的染料产量为23.8万吨，同比减少了7%，其中分散染料达到12.6万吨，超过染料总产量的1/2，同比增长80.3%，硫化染料的产量为6.36万吨，同比增长2.8%。随着社会经济的不断发展和人们环境意识的提高，我国加大了对印染污水的治理。根据纺织染整工业水污染物排放标准，除类污水排放指标变化不大外，国家增加了I类和类污水印染废BOD、COD、色度、悬浮物、氨氮、苯胺类、二氧化氯等指标的排放限定。而印染废水水质一般平均为COD800-2000 mg/L，色度200-800倍，pH值10-13，BOD/COD为0.25-0.4，因此印染废水的达标排放是印染行业急需要解决的问题1。1.2.2 染料工业废水分类及特点( 1) 染料废水分为以下几类2：含盐有机物有色废水。其中无机盐浓度在15%25%，主要是氯化钠，少量硫酸钠、氯化钾及其他金属盐类，氯化或滨化废水；含有微酸微碱的有机废水；含有铜、铅、锰、汞等金属离子的有色废水；含硫的有机物废水。( 2) 染料废水的特点3：COD浓度高。染料生产基本原料是苯类、萘类、蒽醌系及苯胺、硝基苯、酚类等，流失的染料使得水中COD浓度高，有的染料厂排出的废水COD高达几十万mg/L，且可生化性差；色度大。染料废水的脱色一直是研究热点，因为染料厂生产的染料及中间体，品种繁多，酸碱度变化很大，很难找到一个统一的方法，造成治理技术上的困难。染料废水中含有毒有害物质；如萘类、蒽醌系、酚类等。染料废水有明显的色度，影响感官，并且废水中含对水体或人体有毒有害的污染物，染料废水不经过处理直接排放，会引起水体生态环境的破坏, 有毒有害物进入食物链，会影响到人体的健康。1.3 染料废水处理技术1.3.1 物理处理法 通过物理作用分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物（包括油膜和油珠）的废水处理法，可分为重力分离法、离心分离法和筛滤截留法等。以热交换原理为基础的处理法也属于物理处理法4。1.3.2 化学处理法 通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理法。在化学处理法中，以投加药剂产生化学反应为基础的处理单元是：混凝、中和、氧化还原等；而以传质作用为基础的处理单元则有：萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗析和反渗透等。后两种处理单元又合称为膜分离技术。其中运用传质作用的处理单元既具有化学作用，又有与之相关的物理作用，所以也可从化学处理法中分出来，成为另一类处理方法，称为物理化学法。1.3.3 生物处理法 通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机污染物，转化为稳定、无害的物质的废水处理法。根据作用微生物的不同，生物处理法又可分为需氧生物处理和厌氧生物处理两种类型。废水生物处理广泛使用的是需氧生物处理法，按传统，需氧生物处理法又分为活性污泥法和生物膜法两类。活性污泥法本身就是一种处理单元，它有多种运行方式。属于生物膜法的处理设备有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池以及最近发展起来的生物流化床等。生物氧化塘法又称自然生物处理法 。厌氧生物处理法，又名生物还原处理法，主要用于处理高浓度有机废水和污泥。使用的处理设备主要为消化池。 1.3.4 生物接触氧化法 用生物接触氧化法处理废水，即用生物接触氧化工艺在生物反应池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。最后处理过的废水排入生物接触氧化处理系统与生活污水混合后进行处理，氯消毒后达标排放。生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水同浸没在污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷,这种曝气装置称谓鼓风曝气。1.3.5 其他方法 20世纪微波技术在食品加工、环境保护、医药生产、冶金提炼和纳米产品的研制技术等领域得到了广泛应用。在近5年中，采用微波处理废水方法取得了较大的进展，微波处理废水方法，适应性强，处理率高，尤其对污水中难去除有机物的去除具有针对性，使得微波处理废水技术日臻完善。微波直接辐射法处理废水是指把废水直接放在微波场中照射。 目前，含有机染料废水的处理方法较多，在实践中应根据具体条件和要求,合理组合工艺,使处理效率不断提高，并有效降低处理成本，在新技术研究方面，需开发高效、低毒、低能耗、不造成二次污染的水处理技术。特别是光、声、电、磁、无毒药剂氧化、生物氧化等各种手段联用的新型绿色水处理技术5。1.4 基本原理1.4.1 吸附法处理废水基本原理 固体表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力，比表面积很大的活性炭等具有很高的吸附能力，可用作吸附剂。吸附可分为物理吸附和化学吸附。如果吸附剂与被吸附物质之间是通过分子间引力(即范德华力)而产生吸附，称为物理吸附；如果吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用，生成化学键引起吸附，称为化学吸附。离子交换实际上也是一种吸附，将在第二节中讨论6。 物理吸附和化学吸附并非不相容的，而且随着条件的变化可以相伴发生，但在一个系统中，可能某一种吸附是主要的。在污水处理中，多数情况下，往往是几种吸附的综合结果。 一定的吸附剂所吸附物质的数量与此物质的性质及其浓度和温度有关。表明被吸附物的量与浓度之间的关系式称为吸附等温式。目前常用的公式有二：弗劳德利希(FreundLich)吸附等温式，朗格缪尔(Langrnuir)吸附等温式7。1.4.2 混凝法处理废水基本原理 化学混凝的机理至今仍未完全清楚。因为它涉及的因素很多，如水中杂质的成分和浓度、水温、水的pH值、碱度，以及混凝剂的性质和混凝条件等。但归结起来，可以认为主要是三方面的作用8： (1)压缩双电层作用 如前所述，水中胶粒能维持稳定的分散悬浮状态，主要是由于胶粒的电位。如能消除或降低胶粒的电位，就有可能使微粒碰撞聚结，失去稳定性。在水中投加电解质混凝剂可达此目的。例如天然水中带负电荷的粘土胶粒，在投入铁盐或铝盐等混凝剂后，混凝剂提供的大量正离子会涌入胶体扩散层甚至吸附层。因为胶核表面的总电位不变，增加扩散层及吸附层中的正离子浓度，就使扩散层减薄，图81中的电位降低。当大量正离子涌入吸附层以致扩散层完全消失时，电位为零，称为等电状态。在等电状态下，胶粒间静电斥力消失，胶粒最易发生聚结。实际上，电位只要降至某一程度而使胶粒间排斥的能量小于胶粒布朗运动的动能时，胶粒就开始产生明显的聚结，这时的电位称为临界电位。胶粒因电位降低或消除以致失去稳定性的过程，称为胶粒脱稳。脱稳的胶粒相互聚结，称为凝聚。 压缩双电层作用是阐明胶体凝聚的一个重要理论。它特别适用于无机盐混凝剂所提供的简单离子的情况。但是，如仅用双电层作用原理来解释水中的混凝现象，会产生一些矛盾。例如，三价铝盐或铁盐棍凝剂投量过多时效果反而下降，水中的胶粒又会重新获得稳定。又如在等电状态下，混凝效果似应最好，但生产实践却表明，混凝效果最佳时的电位常大于零。于是提出了第二种作用。 (2)吸附架桥作用 三价铝盐或铁盐以及其他高分子棍凝剂溶于水后，经水解和缩聚反应形成高分子聚合物，具有线性结构。这类高分子物质可被胶体微粒所强烈吸附。因其线性长度较大当它的一端吸附某一胶粒后，另一端又吸附另一胶粒，在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐结大，形成肉眼可见的粗大絮凝体。这种由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的过程，称为絮凝。 (3)网捕作用 三价铝盐或铁盐等水解而生成沉淀物。这些沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等微粒，使胶体粘结。 上述三种作用产生的微粒凝结理象凝聚和絮凝总称为混凝。对于不同类型的棍凝剂，压缩双电层作用和吸附架桥作用所起的作用程度并不相同。对高分子混凝剂特别是有机高分子混凝剂，吸附架桥可能起主要作用；对硫酸铝等无机混凝剂，压缩双电层作用和吸附架桥作用以及网捕作用都具有重要作用。1.4.3 微波法处理废水基本原理微波电磁场能使极性分子产生高速旋转碰撞而产生热效应，从而改变体系的热力学函数，降低反应的活化能和分子的化学键强度9。此外，微波还有非热效应的特点，即在微波场中的极性分子震荡能使化学键断裂。利用这些特点使得微波的技术在废水处理工艺中得到了应用此外，微波还有非热效应的特点，即在微波场中的极性分子震荡能使化学键断裂。利用这些特点使得微波的技术在废水处理工艺中得到了应用在通常情况下，废水中的分子呈杂乱无章的运动状态；当微波炉磁控管辐射出频率极高的微波时，微波能量场以每秒245亿次的速度不断地变换正负极性，分子运动发生了巨变，分子排列起来并高速运动，互相碰撞、摩擦、挤压，微波能转化为热能，从而使温度上升，达到处理目的。微波化学污水处理技术的基础是“极性分子理论”。外加微波场可使这些极性分子因趋向作用而发生频率极高的振荡运动，消耗能量而发热。在微波场中物质的吸波与否和吸波强弱，与该物质的电性质有关。实验证明，在单位体积的物质内被吸收的（转化为热能损耗）微波功率Pa，与电场（磁场）强度E、物质的损耗角正切tg和频率f成正比关系。物质在微波场中吸收的微波能全部转化为热能，所以Pa即为单位时间内在单位体积物质中产生的能量。tg值与该物质的介电常数、介电损耗相关的量，而物质的介电常数、介电损耗又与该物质当时的其它多种因素相关。 根据此“极性分子理论”，微波不仅可以加快化学反应，在一定条件下也能抑制反应的进行。除此之外，微波还可以改变反应的途径。微波对化学反应的作用除了对反应加热引起反应速率改变以外，还具有电磁场对反应分子间行为的直接作用而引起的所谓“非热效应”。微波对反应的作用程度除了与反应类型有关外，还与微波的强度、频率、调制方式及环境条件有关。此外，由于化学反应是一个非平衡系统，旧的物质在不断消耗，新的物质在不断生成，各相界面可能发生随机的变化；与此同时系统的宏观电磁特性也在发生变化，而且在微波辐射下这种变化还与所用的微波紧密相关。 微波在处理水中污染物的同时，也能杀灭水中的细菌、藻类等微生物。其作用原理是由于微波辐射的热效应，即微波辐射场照射生物体，引起生物体组织器官的加热作用而产生的生理影响和抑制、伤害作用。组成细胞的极性分子在外加微波场的作用下升温发热，从而导致生物体细胞组织温度升高。当微波功率密度较大，生物体产热过多，超过了体温调节能力，生物体的温度平衡功能失调，体温上升，于是生物体发生生理功能紊乱并发生病理变化，进而死亡。1.5 立题的意义及主要研究内容 由于环境保护观念的日益普及以及清洁生产思想的广泛宣传，如今国家、企业对污染物的处理愈加重视。染料废水作为公认的较难处理的废水之一，许多机构和个人在探寻更好的处理它的方法，其中微波处理方法是一种新兴方法，现已开始在染料废水处理中得到应用。活性炭吸附法和混凝法是经典处理法，在实践中得到了广泛的应用。本文通过以上三种方法处理模拟染料废水，寻求更经济、更环保的处理染料废水方法。本文分别用活性炭吸附法、混凝法和微波处理法处理模拟染料废水，分别选取不同的因素和水平数进行处理，对处理后的废水COD去除率、脱色率、浊度进行考察，得出影响每种方法的各个因素的最佳值。将三种方法的处理效率进行平行比较，得出处理模拟染料废水的最佳方法，为实际生产中染料废水的处理提供帮助。2 实验部分2.1 主要试验试剂和仪器 表2-1和表2-2列出了实验过程中所用仪器和药品的型号及出厂厂家。表2-1 仪器出厂厂家仪器生产厂家pHS-25数显pH计上海精密科学仪器有限公司721E型可见分光光度计上海光谱仪器有限公司MZ2270EGC海尔微波炉青岛胶南海尔微波制品有限公司CTL12A型化学需氧量测速仪承德市华通环保仪器有限公司ALC-201.2型电子天平北京赛多利斯仪器系统有限公司浊度仪 SG2-2P微机浊度仪上海悦丰仪器仪表有限公司程控混凝试验搅拌仪 HL-KTJ6-2北京中慧天诚科技有限公司H2s-H型水浴振荡器哈尔滨东明医疗仪器厂表2-2 药品出厂厂家试剂生产厂家重铬酸钾（分析纯）天津市永大学试剂有限公司硫酸银(分析纯)上海试一化学试剂有限公司硫酸亚铁铵（分析纯）天津石英钟厂坝县化工分厂硫酸汞（分析纯）贵州省铜仁银湖化工有限公司化学试剂厂硫酸亚铁（分析纯）天津市双船化学试剂厂邻菲罗啉（分析纯）天津市科密欧化学试剂有限公司浓硫酸（分析纯）天津市津北精细化工有限公司浓盐酸（分析纯）哈尔滨新达化工厂硫酸镁（分析纯）天津市化学试剂一厂铬黑T沈阳市试剂三厂活性炭（分析纯）天津市化学试剂六厂分厂2.2 实验方法2.2.1 模拟染料废水配制 用电子天平准确称取所需质量铬黑T固体，溶于250 mL的烧杯中，再倒入1000 mL的容量瓶中，加蒸馏水至刻度线，均匀溶解后待用。2.2.2 重铬酸钾法测COD 重铬酸钾溶液的配制：用电子天平准确称取12.258 g重铬酸钾，先溶于500 mL的烧杯中，然后置于1000 mL的容量瓶中，标定后待用。 硫酸-硫酸银溶液的配制：用电子天平准确称取5 g硫酸银固体，溶于事先倒入少量浓硫酸的500 mL的烧杯中，然后置于500 mL的容量瓶中，再加浓硫酸至刻度线，放置1天后待用。 硫酸亚铁铵溶液的配制：用电子天平准确称取39.5 g硫酸亚铁铵固体,溶于500 mL的烧杯中，加20 mL浓硫酸于烧杯中，然后倒入1000 mL的容量瓶，加蒸馏水至刻度线，待用。COD的测定：取3 mL待测水样于试管中，分别加入1 mL掩蔽剂，1 mL重铬酸钾，5 mL硫酸硫酸银溶液。放入消解仪消解2 h。消解结束后加蒸馏水至25 mL，冷却后滴加3滴试亚铁灵指示剂，最后用硫酸亚铁铵溶液滴定。2.2.3 活性炭吸附处理取200 mL水样于具塞锥形瓶中，加入预先设定用量的活性炭，调节pH。将具塞锥形瓶置于水浴震荡器中以100 r/min震荡30 min，然后过滤得澄清液，测定出水的化学需氧量(COD)和吸光度。2.2.4 镁盐混凝处理 混凝实验采用静态烧杯实验，在混凝实验搅拌机上进行，每次取6份水样，每份水样500 mL，投入预先设定用量的硫酸镁。先以200 r/min快速搅拌2 min，再以50 r/min慢速搅拌15 min，静置沉降20 min以后，取液面下2 cm处清液测其吸光度和COD10。2.2.5 微波处理 取50 mL水样于250 mL烧杯中，用保鲜膜将烧杯盖住，并用橡皮筋将保鲜膜固定。放入微波炉中，调节微波炉至所需处理功率和处理时间，启动微波炉。处理完毕后，取出烧杯冷却10 min，然后测COD和吸光度。3 结果与讨论3.1 活性炭处理模拟染料废水试验3.1.1 活性炭用量对COD去除率和脱色率的影响3.1.1.1 模拟染料废水最大吸收波长的确定 表3-1列出了铬黑T染料废水的吸光度随波长的变化测定的数值，废水浓度为100 mg/L，pH为6.5。表3-1 铬黑T模拟染料废水吸光度随波长的变化波长480490500510520530540550560570A1.4351.5801.7081.8231.9221.7041.7931.8481.7701.650 由表3-1可以看出，吸光度随着波长的增大先后出现两个峰值，分别为520 nm和550 nm，吸光度最大值为520 nm处的值。所以选取模拟染料废水最大吸收波长为520 nm。3.1.1.2 活性炭用量对COD去除率和脱色率的影响 进行活性炭用量对去除效率的影响实验11，取活性炭用量分别为：1.0 g，1.2 g，1.4 g，1.6 g，1.8 g。以活性炭用量为变量，COD去除率和脱色率为评价指标。染料废水初始浓度50 mg/L，pH 6.5。活性炭用量对COD去除率和脱色率的影响分别见图3-2和图3-3。图3-2 活性炭用量对COD去除率的影响图3-3 活性炭用量对脱色率的影响 从图3-2和图3-3可以得出，随着活性炭用量的增加COD去除率先升后降，在活性炭用量1.4 g左右COD去除率达到最大值74.31%。随着活性炭用量的增加脱色率先升后降，之后在活性炭用量1.6 g左右脱色率达到最大值79.36%，之后缓慢下降。3.1.2 废水初始浓度对脱色率的影响 进行模拟染料废水初始浓度对脱色率的影响实验12，研究废水初始浓度与处理效率之间的相对关系，初始浓度(mg/L)：10、30、50、80 、100。活性炭用量1.5 g，pH为6.5。初始浓度对脱色率的影响结果见图3-4。图3-4 模拟染料废水初始浓度对脱色率的影响 从图3-4可得：随着染料废水初始浓度的增加，脱色率直线下降。当染料废水初始浓度为10 mg/L时，脱色率达到最大值95.00%。3.1.3 pH值对COD去除率和脱色率的影响进行pH值对COD去除率和脱色率的影响实验，选取pH为变量，分别为3，5，7，9，11。废水初始浓度50 mg/L，活性炭用量1.5 g。COD去除率和脱色率随pH值变化见图3-5和图3-6。图3-5 COD去除率随pH变化曲线图3-6 脱色率随pH变化曲线 由图可得：随着pH值的增大，COD去除率逐渐减小，在pH为3时COD去除率为最大值85.07%。脱色率随pH值的增大也逐渐减小，在pH为3时为最大值99.21%。由此可见pH越小对活性炭吸附越有利。3.1.4 最佳因素水平下的验证试验 由上述实验结果可得活性炭处理模拟染料废水最佳条件为：模拟染料废水初始浓度10 mg/L，pH=3，活性炭用量1.5 g。对此条件下的处理效果进行验证。结果见表3-2.表3-2 活性炭吸附法在最佳因素水平下的验证试验浊度COD吸光度脱色率COD去除率数值0.910.860.00899.38%91.30% 结果显示：在最佳实验条件下，得到的COD去除率为91.30%，脱色率为99.38%，处理效果优异，达到预期效果。3.2 镁盐混凝法处理模拟染料废水实验3.2.1 pH值对去除效率的影响进行pH值对去除效率的影响实验13，选pH为变量，分别取9.5，10.0，10.5，11.0,11.5。镁盐投加量400 mg/L，废水初始浓度100 mg/L。COD去除率和脱色率随pH的变化如图3-7和图3-8所示。图3-7 COD去除率随pH变化曲线图3-8 脱色率随pH变化曲线 从图可得：COD去除率随着pH值的增大先增大后减小，在pH为11左右COD去除率达到最大值47.87%。脱色率随着pH的增大呈增加趋势，在pH为11处脱色率达到最大值20.83%。COD去除率和脱色率都在pH11处达到最大，取pH为11最佳pH。3.2.2 镁盐投加量对去除效率的影响进行镁盐投加量对去除效率的影响实验，镁盐投加量为变量，分别选取200 mg/L、400 mg/L、600 mg/L、800 mg/L、1000 mg/L。取pH为11废水初始浓度为50mg/L。COD去除率和脱色率随镁盐投加量的变化如图3-9和图3-10所示。图3-9 COD去除率随镁盐投加量变化曲线图3-10 脱色率随镁盐投加量变化曲线 由图可以得出：随着镁盐投加量的增加，COD去除率和脱色率都是先增加，在投加量800 mg/L后COD去除率和脱色率基本保持不变。在投加量为800 mg/L时COD去除率达到最大58.91%，脱色率达到最大52.45%。选取800 mg/L为镁盐最佳投加量。3.2.3 染料废水初始浓度对去除效率的影响进行模拟染料废水初始浓度对去除效率的影响实验14，选取染料废水初始浓度为变量，分别取初始浓度为10 mg/L，30 mg/L，50 mg/L，80 mg/L，100 mg/L。取pH为11，镁盐投加量800 mg/L。处理结果如图3-11所示：图3-11 脱色率随染料废水初始浓度变化曲线 由图可以得：脱色率随着初始浓度的增大而减小，在初始浓度10 mg/L时脱色率达到最大值81.26%。可以看出，初始浓度越小对处理效果越好，选取10 mg/L为最佳初始浓度。3.2.4 最佳因素水平下的验证试验 由上述实验结果得最佳条件为模拟染料废水初始浓度为10 mg/L，pH为11，镁盐投加量800 mg/L，对此条件下的处理效率进行验证，结果如表3-3所示。表3-3 镁盐混凝法在最佳因素水平下的验证试验浊度COD吸光度脱色率COD去除率数值1.383.240.10689.68%58.61% 结果显示：在最佳实验条件下，得到的COD去除率为58.61%，脱色率为89.68%，处理效果良好，达到预期效果。3.3 微波处理模拟染料废水实验3.3.1 微波功率对去除效率的影响 进行微波功率对去除效率的影响实验14，选取微波功率为变量，分别为120 w，250 w，450 w，600 w，700 w。处理时间为90 s，废水初始浓度100 mg/L。COD去除率和脱色率随微波功率变化规律见图3-12和图3-13。图3-12 COD去除率随微波功率变化曲线图3-13 脱色率随微波功率变化曲线 由图可得：COD去除率随着微波功率的增大而增大，在微波功率为700 w时达到最大值27.84%。脱色率随微波功率的增加，先增后减，达到最小值后又增大，在450 w时达到最大值17.17%。3.3.2 微波处理时间对去除效率的影响 进行微波处理时间对去除效率的影响实验，分别为60 s，90 s，120 s，150 s，180 s。取微波强度为700 w，初始浓度100 mg/L。COD去除率和脱色率随处理时间的变化规律见图3-14和图3-15。图3-14 COD去除率随处理时间的变化曲线图3-15 脱色率随处理时间的变化曲线 由图可得：COD去除率随着微波处理时间的增加而先增后减，在处理时间为120 s时COD去除率达到最大值50.05%。脱色率随着微波处理时间的增加先增后减，在处理时间为90 s左右时，脱色率达到最大值15.14%。 注：由于微波炉损坏，微波处理模拟染料废水仅得部分数据。经过数据处理与整理，最大处理效率见表3-4。 表3-4 微波法处理模拟染料废水最大处理效率浊度吸光度COD去除率脱色率数值3.081.59250.05%17.17%3.4 三种方法最佳处理效率比较分析铬黑T模拟染料废水分别由活性炭吸附法、镁盐混凝法和微波处理法进行处理，并在各自方法最有条件下做验证试验，三种方法最佳实验条件和最佳实验条件下所得处理效率分别见表3-5和表3-6。表3-5 三种方法最佳实验条件pH初始浓度mg/L活性炭用量/g镁盐投加量mg/L微波处理时间/s微波功率/w活性炭吸附法3101.5镁盐混凝法1110800微波处理法6.5120700表3-6 三种方法最优条件下的最大处理效率COD去除率脱色率浊度活性炭处理法91.30%99.38%0.91镁盐混凝法58.61%89.68%1.38微波处理法50.05%17.17%3.08 从表3-5可以看出，在活性炭吸附法、镁盐混凝法和微波处理法三种处理方法中，COD去除率和脱色率最高者为活性炭处理法，COD去除率高达91.30%，脱色率高达99.38%，效果优异。镁盐混凝发最高脱色率达到89.68%，COD去除率最大值达到58.61%，效果良好。微波处理法最大COD去除率为50.05%，最大脱色率为17.17%，效果较低。结 论根据上述实验和分析,可得出如下结论:(1) 活性炭吸附法处理模拟染料废水效率最佳。在染料废水初始浓度为10 mg/L，pH值为3，活性炭用量为1.5 g的情况下，COD去除率和脱色率分别达到了91.30%和99.38%，效果非常理想。(2) 镁盐混凝法处理效率次于活性炭处理法。在染料废水初始浓度为10 mg/L，pH为11，镁盐投加量为800 mg/L的情况下，COD去除率和脱色率分别达到了58.61%和89.68%。(3) 微波处理法处理效率较低，最佳处理时间为90 s，最佳处理功率为700 w，实验所得最佳COD去除率和脱色率为50.05%和17.17%，处理效果不太理想。参考文献1李竹亮，张湘涛浅析染料废水及其治理J黑龙江科技信息2005，9(13)：1141152朱虹，孙杰，李剑超印染废水处理技术J中国纺织出版社2004，8(5)：9113张慧娟染料废水处理工艺剖析J皮革与化工2010，27(2)：34374李川，夏洁，王玉峥微电解处理对染料废水脱色的影响J南京林业大学学报2004，28(1)：87885尤克非，高晓红，赵芳镁盐对活性染料废水的混凝脱色研究J南通大学化学化工学院2010，14(7)：47496霍莹，张艳芳，陈军等微波处理废水方法概况J化工科技市场2010，7(7)：31337董磊，乔俊莲，闫丽等微波协同活性炭处理偶氮染料废水的研究J环境污染与防治2010，4(4)：34398周晓燕，周定国，施登军微波处理对稻草表面特性的影响研究与分析J研究与分析2005，5(5)：28429任永中吸附法处理模拟染料废水的研究J河北建筑工程学院学报2010，3(1)：495210