徐金英

摘要：微波法處理有機(jī)廢水作為一種新型的廢物處理方法，具有快速、高效、均勻、清潔等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。本文著重探討了微波輻照條件下處理腈綸廢水及各種絮凝劑的投加量、進(jìn)水PH、攪拌速度及復(fù)配情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：主要影響因素是反應(yīng)時(shí)間和初始pH值，二氧化錳和二氧化鈦是較為理想的催化劑。在整個(gè)討論中以COD為主要參考指數(shù)。

關(guān)鍵詞：腈綸廢水；微波；COD

從腈綸廢水的研究進(jìn)展來(lái)看，腈綸廢水成分復(fù)雜，碳、氮含量均較高，在去碳的同時(shí)，還要注意脫氮，雖經(jīng)混凝和生物處理后，仍有部分COD難以去除，說(shuō)明含有生物難降解物質(zhì)。在現(xiàn)有的生化處理技術(shù)水平下，不能把水中的有機(jī)物較完全去除，若要達(dá)到較好的處理效果，有必要引入各種物理化學(xué)方法來(lái)改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)，使其易于降解，或直接將難降解物質(zhì)去除，這種難生物降解的物質(zhì)難以通過(guò)生物方法來(lái)實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

一、實(shí)驗(yàn)建立

微波法作為一種新技術(shù)上處于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，在水處理方面也應(yīng)用很少。微波法以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)用于腈綸廢水的處理，可能會(huì)產(chǎn)生較好的效果。本實(shí)驗(yàn)將從反應(yīng)時(shí)間、微波功率、腈綸廢水的初始pH值及有無(wú)催化劑的影響幾個(gè)方面來(lái)研究微波法的處理效果，具體內(nèi)容如下：

1、微波法處理腈綸廢水試驗(yàn)裝置的建立：將要處理的廢水裝入錐形瓶?jī)?nèi)，蓋上橡皮塞，埋入裝有沙子的燒杯中，放入微波爐內(nèi)加熱，然后考察各因素對(duì)COD的去除率及PH值的影響。

2、研究微波功率對(duì)處理效果的影響：對(duì)同一廢水水樣，在其它條件一定的情況下，廢水的COD的去除率及BC值等隨微波功率的變化，確定最佳功率。

3、研究反應(yīng)時(shí)間對(duì)處理效果的影響：對(duì)同上條件的情況下，廢水的COD的去除率及BC值等隨反應(yīng)時(shí)間的變化，確定最佳反應(yīng)時(shí)間。

4、研究初始PH值對(duì)處理效果的影響：對(duì)同上條件的情況下，廢水的COD的去除率及BC值等隨初始PH值的變化，確定最佳初始酸堿性條件。

5、研究催化劑對(duì)處理效果的影響：對(duì)同上條件的情況下，廢水的COD的去除率及BC值等隨不同催化劑的加入的變化，確定最佳催化劑。

6、在最優(yōu)水平條件下對(duì)廢水進(jìn)行處理，考察處理效果，得出結(jié)論。

本實(shí)驗(yàn)應(yīng)該在密閉條件下進(jìn)行。為了保證嚴(yán)格的密閉，實(shí)驗(yàn)時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，處理量不能過(guò)大。所以由實(shí)驗(yàn)室研究到大規(guī)模的應(yīng)用還有一定的難度，在今后的工作和實(shí)驗(yàn)重要注意解決這些問(wèn)題。

二、實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展

1、反應(yīng)時(shí)間對(duì)處理效果的影響

各取20mL絮凝水按照實(shí)驗(yàn)步驟在特定功率，酸性條件，不同的時(shí)間下微波處理，得到COD值，可以看出，COD值并不隨時(shí)間的變化呈線性變化，而是呈波浪性變化，在20秒和40秒時(shí)處理效果較好。從BOD5角度來(lái)分析，可以看出隨著反應(yīng)的進(jìn)行，一些大分子難降解的有機(jī)物被分解成了小分子易降解的物質(zhì)，但并不與反應(yīng)時(shí)間呈單調(diào)遞減性。所以，微波處理最優(yōu)反應(yīng)時(shí)間為20秒或40秒，但時(shí)間越長(zhǎng)，越不利于實(shí)驗(yàn)密閉性，因此反應(yīng)時(shí)間選為20秒。

2、微波功率對(duì)處理效果的影響

比較來(lái)說(shuō)，中檔功率效果較好。微波輻射大大加快了反應(yīng)速度，且其加熱沸騰中心遍及液體全部，但分解的過(guò)程與聚合的過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的，功率大、升溫快，且沒(méi)有回流裝置，造成了聚合過(guò)程占主導(dǎo)地位。研究表明，酸堿性條件下，隨著微波功率的增加，有機(jī)物聚合度下降，到中檔時(shí)接近最小，當(dāng)功率超過(guò)高檔時(shí)，聚合度基本不變。微波功率為中檔時(shí)處理效果最好。

3、初始pH值對(duì)處理效果的影響

各取20mL絮凝水按照實(shí)驗(yàn)步驟在反應(yīng)時(shí)間為20秒，微波功率為MEDIUM條件下處理，從實(shí)驗(yàn)看出，隨著PH值的增加，COD的值有下降的趨勢(shì)。研究表明，當(dāng)PH值為中性條件下，聚合度較大，而在酸、堿性條件下，聚合度較小，堿性最小。通過(guò)測(cè)量BOD5，更說(shuō)明了結(jié)論的科學(xué)性，有此可得：其它條件不變，堿性條件下的處理效果較好。

4、正交分析實(shí)驗(yàn)

為了找出最佳反應(yīng)條件，對(duì)反應(yīng)時(shí)間、微波功率和初始PH值三個(gè)因素作一下正交分析實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟同上。由實(shí)驗(yàn)可以看出，單因素考察時(shí)最佳條件綜合作用時(shí)并不最優(yōu)。反應(yīng)時(shí)間為20秒、功率為中高檔、初始pH值為堿性為最佳處理?xiàng)l件，COD去除率為23.03%。因此反應(yīng)時(shí)間和初始pH值對(duì)處理效果有一定的影響，功率的影響很小，基本上可以忽略。

5、催化劑對(duì)處理效果的影響

1）過(guò)氧化氫對(duì)COD降解的影響

本實(shí)驗(yàn)所加過(guò)氧化氫的量為0.25mL，實(shí)驗(yàn)條件為正交分析所得出的最佳條件。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，過(guò)氧化氫的降解效果不好，過(guò)氧化氫的濃度過(guò)高時(shí)，則會(huì)影響有機(jī)物的降解，因此過(guò)氧化氫應(yīng)與其它催化劑有合適的配比，才能達(dá)到預(yù)期的處理效果。

2）過(guò)氧化氫和活性炭共同作用對(duì)COD降解的影響

本實(shí)驗(yàn)所加過(guò)氧化氫的量為0.25mL，活性炭為0.1克，實(shí)驗(yàn)條件為以上正交分析所得出的最佳條件。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，活性炭結(jié)合過(guò)氧化氫的效果也不明顯。活性炭雖有一定的處理效果，但它主要是因?yàn)樽陨淼奈阶饔媒到釩OD，在工業(yè)應(yīng)用中成本太高，也不是理想的催化劑。

3）二氧化錳、二氧化鈦對(duì)COD降解的影響及酸堿度對(duì)催化劑降解COD效果實(shí)驗(yàn)。

通過(guò)對(duì)二氧化鈦和二氧化錳的對(duì)比可以看出，這二者的催化效果都較明顯。二者的最佳使用量均為0.1克/20mL,且均在酸性條件下效果比較明顯，這與前面的分析是相一致的。

三、實(shí)驗(yàn)討論

1、處理水的最佳絮凝條件是Fecl3為50mg/l ，陰離子型聚胺為2.5 mg/l，反應(yīng)時(shí)間為6分鐘，其COD去除率為20%左右。

2、微波實(shí)驗(yàn)中單因素考察表明：最佳反應(yīng)時(shí)間為20秒，其COD的去除率為26.64%；最佳功率為中檔，其COD的去除率為12.03%；初始的最佳pH值為10—11，其COD的去除率為13.91%。

3、正交分析實(shí)驗(yàn)表明：本實(shí)驗(yàn)的最佳處理?xiàng)l件為時(shí)間20秒，功率中高檔，酸性條件下處理，其COD去除率可達(dá)30%以上。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，本實(shí)驗(yàn)的主要影響因素是反應(yīng)時(shí)間和初始pH值，功率對(duì)處理效果的影響很小，在試驗(yàn)中可以忽略。

4、本實(shí)驗(yàn)主要考察了過(guò)氧化氫、活性炭、二氧化錳、二氧化鈦四種催化劑以及它們的結(jié)合使用。二氧化錳和二氧化鈦的處理效果較好，其用量為每1L廢水中加5g，去除率可達(dá)30%左右。

5、從本實(shí)驗(yàn)看，微波法對(duì)于提高腈綸廢水的可生化性效果并不是很明顯，處理前后的B/C值均在0.3左右。且因?yàn)槊荛]性問(wèn)題，由實(shí)驗(yàn)室研究到大規(guī)模的應(yīng)用還有一定的難度，在今后的工作和實(shí)驗(yàn)重要注意解決這些問(wèn)題。

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