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复合絮凝剂 PAC - PAM 在含氟废水处理中影响因素的研究
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2020-06-09 07:15:08 浏览次数:
作者:余 锋 王朋朋 赵景平 王章明 陈 亮( 金华永和氟化工有限公司,浙江 金华 321075)

摘 要: 对絮凝剂加入量以及含氟聚合物生产中产生的废水组分过硫酸铵、全氟癸酸铵盐( 全氟 - 2,6 - 二甲基 - 4,8 -二氧杂癸酸铵) 和 NP -10 乳化剂含量对废水处理效果的影响进行了研究。研究表明: 过硫酸铵对 PAC - PAM 絮凝剂水处理没有影响; 全氟癸酸铵盐会导致 PAC - PAM 絮凝剂絮凝沉淀,从而使得水处理效果降低; NP - 10 乳化剂大幅增大了废水黏度,加之 NP -10 乳化剂的分散性,导致 PAC - PAM 絮凝剂净水效果大幅度降低。PAC - PAM 絮凝剂的加入量会直接影响废水处理效果。

关键词: PAC; PAM; 复合絮凝剂; SS; 含氟废水

0 前言

含氟聚合物广泛应用于航天航空、汽车工业、化学工业和电子信息等领域,在含氟聚合物生产过程中,需用到大量去离子水进行后处理以确保产品色泽和介电性能达标,从而导致大量含氟废水的产生。目前,氟化工废水处理方法主要有物理处理、化学处理和生物处理[1 -2],其中化学处理方法中的混凝法是现阶段的主要处理方式,尤其是将无机化合物絮凝剂聚合氯化铝( PAC) 和有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺( PAM) 相结合,其高效的净水效果得到了广泛认可,也逐渐被人们所重视[3 -4]。聚合氯化铝中的铝离子与废水中的氢氧根离子结合生成氢氧化铝,生成的氢氧化铝吸附在含氟聚合物粒子上形成凝结颗粒,此颗粒相互碰撞凝聚成较大絮团,而且铝离子能够压缩含氟聚合物表面的双电子层,加速凝结颗粒凝聚[5 -6]。聚丙烯酰胺分子上的极性基团对含氟聚合物进行吸附,聚丙烯酰胺的分子链固定在不同含氟聚合物颗粒表面上,通过吸附交联作用使颗粒凝聚沉淀[7]。采用混凝法处理含氟废水的影响因素主要有絮凝剂的投入量和絮凝剂类型[8 -9],以及废水的 p H、水温、黏度和组分。研究了絮凝剂投入量以及含氟聚合物生产中产生废水所含的过硫酸铵、全氟癸酸铵盐、NP -10 乳化剂对 PAC - PAM 絮凝剂处理废水固体悬浮物( SS) 的影响。

1 试验部分

1. 1 试验原料

过硫酸铵,98. 5% ,济南丰乐化工有限公司; 全氟癸酸铵盐,80% ,自制; NP -10 乳化剂,99. 0% ,淄博海杰化工有限公司; PAC,90. 0% ,泰州市海陵区绿源水处理用品有限公司; PAM,90. 0% ,苏州聚百亿化工科技有限公司; 氧化钙,97. 6% ,新乡市源丰钙业有限公司。废水组分: FEP、PTFE 等含氟聚合物乳液,过硫酸铵、全氟癸酸铵盐、NP -10 乳化剂等。

1. 2 废水 SS 值检测

取不同 SS 值的原废水 500 g,通过 CaO 溶液调节 p H 至8 左右,分别加入 PAM 0.025 g、PAC 0.250 g[m( PAC) ∶ m( PAM) = 10 ∶ 1,下同],在 350 r/min的搅拌速率下,将加入絮凝剂的废水搅拌2 h,然后静置 0.5 h,取上层液体 100 m L 测量其 SS 值。以相同的方法,增加絮凝剂的使用量,然后测其 SS 值。取原废水 500 g,分别加入 5.75 g、11. 5 g 和 23 g过硫酸铵,通过 CaO 溶液调节 p H 至 8 左右,加入PAC 0. 075 g、PAM 0. 007 5 g,在 350 r / min 的搅拌速率下,将加入絮凝剂的废水搅拌 2 h,然后静置 0. 5 h,
取上层液体 100 m L,测量其 SS 值。取不同 SS 值的原废水 400 g,分别加入全氟癸酸铵盐 8 g、6 g、4 g、3 g、2 g、1 g,通过 Ca O 溶液调节 p H至 8 左右,加入 PAC 0.060 g、PAM 0. 006 g,在 350 r/min 的搅拌速率下,将加入絮凝剂的废水搅拌 2 h,然后静置 0. 5 h,取上层液体 100 m L,测量其 SS 值。取原废水500 g,分别加入不同质量的 NP -10 乳化剂 30. 00 g、15. 00 g、7. 50 g、5. 00 g、3. 00 g、0. 40 g、0. 20 g、0. 10 g 和 0. 05 g,通过 Ca O 溶液调节 p H 至 8左右,加入 PAM 15 mg/L、PAC 150 mg/L,搅拌2 h,然后静置 0. 5 h,取上层液体 100 m L,测量其 SS 值。

2 结果与讨论

2. 1 絮凝剂加入量对废水处理效果的影响

絮凝剂加入量对废水处理效果的影响如图 1 所示。

的废水 SS 值越低,废水 SS 的去除率越高。随着絮凝剂加入量的增加,废水 SS 去除率逐渐升高。而原废水 SS 值低于 1 584 mg/L 时,在 PAM 加入量大于15 mg / L 后,该废水 SS 去除率逐渐稳定,去除率稳定在 95% 以上,而原废水 SS 值为 1 584 mg/L 时,废水 SS 去除率仍处于增加趋势。

2. 2 过硫酸铵对废水处理效果的影响

过硫酸铵对废水处理效果的影响如图 2 所示。



由图 2 可见,在未加入絮凝剂之前,随着过硫酸铵加入量的增加,废水 SS 值呈缓慢降低趋势,由1 385 mg / L 降至 1 299 mg / L,而加入絮凝剂之后,随着过硫酸铵的引入以及加入量的改变,废水 SS 值降低并稳定在 1 200 mg/L 左右。过硫酸铵具有强氧化性,在高分子聚合时用作助聚剂,过硫酸铵的引入,使得废水中含氟聚合物部分凝聚沉淀,从而降低了废水的 SS 值。

2. 3 全氟癸酸铵盐对废水处理效果的影响

全氟癸酸铵盐对废水处理效果的影响如图 3 所示。

由图 3 可见,随着全氟癸酸铵盐加入量的增加,絮凝剂处理后的废水 SS 值呈现出逐渐增加的趋势,而废水 SS 去除率则逐渐降低,且该变化趋势受原废水 SS 值的影响,废水 SS 去除率随着原废水 SS 值的增大而减小。为了进一步研究过硫酸铵的引入导致絮凝剂处理后废水 SS 值升高的原因,以去离子水作为溶剂,分别对去离子水 + 絮凝剂、全氟癸酸铵盐 + Ca O 碱液 +絮凝剂、全氟癸酸铵盐 + 絮凝剂、全氟癸酸铵盐 + 硝酸 + 絮凝剂以及絮凝剂 + 硝酸进行研究。全氟癸酸铵盐对絮凝剂的影响如图 4 所示。

由图 4 可见,去离子水 + 絮凝剂和絮凝剂 + 硝酸两组对照试验样品,在搅拌静置之后没有絮状悬浮物或者沉淀生成,而在全氟癸酸铵盐 + Ca O 碱液 +絮凝剂、全氟癸酸铵盐 + 絮凝剂、全氟癸酸铵盐 + 硝酸 + 絮凝剂样品中,可以观察到有明显的絮状沉淀生成,而且全氟癸酸铵盐溶液的加入不会增加去离子水的 SS 值,因此,全氟癸酸铵盐的引入会使得絮凝剂生成絮状沉淀,从而降低了絮凝剂的净水能力,
导致处理后废水 SS 值偏高。

2. 4 NP - 10 乳化剂对废水处理效果的影响

NP - 10 乳化剂对废水处理效果的影响如图 5所示。


 
原废水经 CaO 溶液调节 pH 至 8 左右后,在未加入絮凝剂时,随着 NP - 10 乳化剂的加入,废水的SS 值有所降低,从原废水的 2 051 mg / L 降至 1 911mg / L。而在加入絮凝剂之后,随着 NP - 10 乳化剂的增加,絮凝剂的净水效果逐渐减弱,废水 SS 值由1 898 mg / L 降至 468 mg / L。即使将 NP - 10 乳化剂的加入量降至 0. 05 g,絮凝剂处理后的废水 SS 值( 169 mg/L) 仍然高于未添加 NP - 10 乳化剂、絮凝剂处理后的废水 SS 值( 153 mg/L) 。如图 5C 所示,随着 NP - 10 乳化剂的引入,原废水 SS 值有所降低,但是经过絮凝剂处理后,NP - 10 乳化剂的引入会使得絮凝剂处理后的废水 SS 值由 124 mg/L 增至368 mg / L,但是在去离子水空白对照试验中,NP - 10乳化剂对絮凝剂的净水效果没有影响。因此,NP -10 乳化剂的引入不是对絮凝剂起作用而导致处理后废水 SS 值升高,而是对废水中的悬浮物起作用,导致絮凝剂处理后的废水 SS 值偏高。分析原因如下: 1) NP -10 乳化剂具有较强的分散性,从而使得废水中悬浮物分散更加均匀,导致絮凝剂的絮凝效果降低,处理后的废水 SS 值有所升高; 2) NP -10 乳化剂的引入,会大幅增加废水的黏度,从而降低了絮凝剂的处理效果。

3 结论

絮凝剂加入量以及含氟聚合物生产中所产废水组分中的过硫酸铵、全氟癸酸铵盐和 NP - 10 乳化剂 4 种影响因素对废水处理效果进行了研究,结果表明: 过硫酸铵对处理后废水的 SS 值没有影响,絮凝剂的加入量会直接影响处理后的废水 SS 值。如果絮凝剂加入量偏低,会使得处理后的废水 SS 值偏高。全氟癸酸铵盐的引入会引起絮凝剂絮凝沉淀,从而使得净水效果降低,处理后的废水 SS 值升高。NP -10 乳化剂的引入大幅增大了废水黏度,加之 NP -10 乳化剂的分散性,大幅度降低了絮凝剂的水处理效果。