王卓宸

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明礬－殼聚糖復(fù)合絮凝處理含油廢水的研究

王卓宸

（中信集團有限公司海外事業(yè)部，河南 洛陽 471000）

利用無機絮凝劑明礬和有機絮凝劑殼聚糖復(fù)合作用對含油廢水進(jìn)行絮凝處理。對影響絮凝過程的主要因素，如溫度、溶液pH值、絮凝劑用量及復(fù)合絮凝劑配比進(jìn)行了實驗研究，結(jié)果表明：最佳絮凝條件為溫度40 ℃和pH值6～7，復(fù)合絮凝劑明礬: 殼聚糖配比為3∶1，絮凝劑用量為0.5 g/L時，絮凝效果最好。處理后的含油污水澄清度高，除油率可達(dá)到97%。

含油廢水；復(fù)合絮凝劑；明礬；殼聚糖

工業(yè)生產(chǎn)排放的含油廢水成分復(fù)雜，種類繁多，處理難度大。由于技術(shù)的限制和管理的落后，大量含油廢水未經(jīng)處理直接排入水體，造成極大的環(huán)境危害和社會危害。近年來，絮凝法處理含油廢水在國內(nèi)外有了越來越多的應(yīng)用[1, 2]，采用的絮凝劑也多種多樣[3-5]。其中，殼聚糖和明礬是具有代表性的有機和無機絮凝劑[6, 7]，殼聚糖是天然有機物，具有無毒無害，用后無二次污染的特點，明礬因其來源廣，成本低，是工業(yè)上廣泛使用的原料。本文以殼聚糖和明礬為絮凝藥劑，對煉油廠排放的含油污水進(jìn)行處理，尋求最佳實驗條件，以期達(dá)到理想的處理效果。

1 實驗部分

1.1 實驗用廢水

實驗用廢水為某煉油廠排放的污水，污水中各種污染物的具體指標(biāo)如表1所示。

表1 含油廢水指標(biāo)

1.2 實驗用絮凝劑

有機絮凝劑殼聚糖制備：用體積分?jǐn)?shù)1%的乙酸溶液制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的殼聚糖溶液，充分溶脹24 h后使用。

無機絮凝劑明礬制備：用去離子水配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的明礬溶液備用。

1.3 實驗方法

采用間歇實驗方法，每組實驗使用多個相同的試管進(jìn)行平行實驗，試管容積50 mL（加入原液量30 mL），管口配有膠塞，按要求加入絮凝劑后用拇指按住膠塞上下顛倒數(shù)次，保證絮凝劑與廢水充分混合。

根據(jù)考察條件，分別進(jìn)行了以下實驗：

（1）溫度條件試驗，實驗溫度分別為30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃；

（2）酸度條件試驗，原液pH值分別為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0和7.0；

（3）絮凝劑用量試驗，復(fù)合絮凝劑配比為1比1，用量分別為0.5、1、1.5、2、4、6和8 mL；

（4）復(fù)合絮凝劑配比試驗，明礬與殼聚糖絮凝劑的比例分別為1﹕3、3﹕5 、5﹕3和3﹕1。試驗完畢后，取出澄清液進(jìn)行測試。測試項目包括：含油量、有機物含量和上清液濁度。

1.4 測試指標(biāo)

實驗中分析測試的主要項目及儀器見表2。

表2 分析測試指標(biāo)及方法

2 結(jié)果和討論

2.1 溫度對明礬－殼聚糖絮凝效果的影響

各取30 mL原液在4個試管中進(jìn)行平行實驗，調(diào)解溶液pH值為6，用水浴加熱的方法把試管分別加熱到30、40、50、60 ℃，然后向每個試管中加入殼聚糖絮凝劑和明礬絮凝劑各1 mL，振蕩試管，使液體均勻混合，然后靜置，觀察現(xiàn)象。充分反應(yīng)后，抽出試管中的絮團，對澄清液進(jìn)行測量，結(jié)果如表2所示。

表2 不同溫度下的澄清液測試指標(biāo)

2.2 pH值對明礬－殼聚糖絮凝效果的影響

各取30 mL原液在7個試管中進(jìn)行平行實驗，用稀硫酸調(diào)節(jié)pH值，分別為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0，向各試管中加入配比為1﹕1的明礬－殼聚糖復(fù)配絮凝劑2 mL，振蕩試管，使液體均勻混合，靜置觀察現(xiàn)象。充分反應(yīng)后，對澄清液進(jìn)行測量。

由實驗現(xiàn)象可知，反應(yīng)結(jié)束后pH值為1.0、2.0以及6.0和7.0時溶液澄清度較高，pH值為3.0、4.0、和5.0的試管中溶液較渾濁。分析其原因是濃度較大的硫酸具有破乳作用，pH較低的污水中的油通過破乳從水中分離出來，而當(dāng)溶液接近中性時，殼聚糖和明礬的絮凝澄清能力發(fā)揮主要作用。對澄清液的含油量和有機物含量進(jìn)行了測試，結(jié)果表明，在考察的溶液pH范圍內(nèi)，油的去除率均超過96%，對有機物的去除效果也大致相同，綜合分析，確定pH值為6.0~7.0為適宜的反應(yīng)條件。

圖1 不同pH值時絮凝實驗現(xiàn)象

(從左至右pH值從1.0增加至7.0)

2.3 明礬－殼聚糖絮凝劑用量對絮凝效果的影響

各取30 mL原液在7個試管中進(jìn)行平行實驗，調(diào)節(jié)溶液pH值為6.5，溫度為40 ℃，向各試管中加入配比為1﹕1的明礬－殼聚糖復(fù)配絮凝劑，加藥量分別為0.5、1、1.5、2、4、6和8 mL，振蕩試管，使液體均勻混合，靜置觀察現(xiàn)象。充分反應(yīng)后，對澄清液進(jìn)行測量。

反應(yīng)完成后澄清液的透光值和溶液中有機物含量隨絮凝劑用量的變化分別如圖1和圖2 所示。由圖1可知，當(dāng)絮凝劑用量在1.5 mL以上時才能得到較高的溶液澄清度，這是因為加藥量較少時，絮凝劑的作用不能將含油污水中的油滴及雜質(zhì)完全去除，廢水中仍含有大量雜質(zhì)，因此依舊渾濁。而當(dāng)絮凝劑用量過大時，澄清度反而下降，這是因為過量的絮凝劑會產(chǎn)生膠化現(xiàn)象，失去絮凝作用。圖2所示為澄清液中有機物含量隨著絮凝劑用量的增加而增大，這是因為殼聚糖絮凝劑本身也是有機物質(zhì)，過量的絮凝劑溶解于溶液中，使有機物含量增加。綜上所述，絮凝劑用量為1.5 mL，即每升污水中加入0.5 g復(fù)配絮凝劑為適宜用量。

圖2 絮凝劑用量對透光值的影響

圖3 絮凝劑用量對有機物含量的影響

2.4 明礬－殼聚糖絮凝劑配比對絮凝效果的影響

各取30 mL原液在4個試管中進(jìn)行平行實驗，調(diào)節(jié)溶液pH值為6.5，溫度為40 ℃，復(fù)合絮凝劑用量為1.5 mL/30 mL原液，明礬與殼聚糖用量配比分別為1∶3 、3∶5 、 5∶3 和 3∶1，振蕩試管，使液體均勻混合，靜置觀察現(xiàn)象。充分反應(yīng)后，對澄清液進(jìn)行測量，結(jié)果如表3所示。

表3 不同絮凝劑配比的澄清液測試指標(biāo)

由表可知，當(dāng)明礬：殼聚糖配比為1∶3時溶液透光值較低且有機物含量較高，這是因為當(dāng)加入殼聚糖絮凝劑用量較多時，容易導(dǎo)致膠化現(xiàn)象，影響絮凝效果，同時過量的殼聚糖會溶解于水中增加有機物的含量。明礬的絮凝機理在于它是無機電解質(zhì)，在水中可電解出三價鋁離子，利用離子中和和壓縮雙電層原理，使油滴和雜質(zhì)顆粒脫穩(wěn)；同時殼聚糖利用高分子架橋機理，在其活性機團上吸附脫穩(wěn)后的雜質(zhì)顆粒和大分子膠體，不斷聚集生長后，形成絮體從溶液中分離。從實驗數(shù)據(jù)可知，適宜的明礬與殼聚糖絮凝劑的用量配比為3∶1。

3 結(jié)論

利用無機絮凝劑明礬和有機絮凝劑殼聚糖復(fù)配可以有效的處理含油污水。最佳絮凝條件為溫度40 ℃和溶液pH值6～7，復(fù)合絮凝劑明礬: 殼聚糖配比為3∶1，絮凝劑用量為0.5 g/L時，絮凝效果最好。處理后的含油污水澄清度高，除油率可達(dá)到97%。

［1］ 楊曉偉, 汪洋, 劉秀生，等. 含油污水處理技術(shù)研究進(jìn)展 [J]. 能源化工, 2016, 37 (4): 83-88.

［2］ 陳偉, 王祎昱, 譚琴，等. 船舶含油污水的破乳絮凝處理研究[J]. 工業(yè)水處理, 2016, 36 (2): 25-29.

［3］ 徐海民, 吳華. 油田污水處理絮凝劑的研究進(jìn)展[J]. 內(nèi)江科技, 2009, 8: 15-16.

［4］李俊生. 絮凝劑在含油污水處理中的研究與應(yīng)用[J]. 油氣田地面工程, 2008, 3: 50-51.

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［6］丁仕強.殼聚糖復(fù)合絮凝劑處理含油廢水[J]. 過濾與分離, 2009, 19 (4):13-15.

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Study on Treating Oily Wastewater by Alum-Chitosan Complex Flocculants

(CITIC Group Co., Ltd. Overseas Business Department, Henan Luoyang 471000, China)

The complex flocculants of inorganic alum and organic chitosan were used to treat oily wastewater. The effect of main factors on the flocculation was studied by experiments, such as temperature, pH value, dosage and proportion of flocculants. The results showed that,under the optimal flocculating conditions including temperature 40℃ and pH 6~7,the proportion of alum-chitosan 3:1 and the dosage of complex flocculants 0.5g/L, the removal rate of oil reached to 97% and the effluent had high clarity.

oily wastewater; complex flocculants; alum; chitosan

X 703.1

A

1004-0935（2017）09-0870-03

2017-06-02

王卓宸（1990-），男，河南許昌人，2015 年畢業(yè)于英國利茲大學(xué)機械工程專業(yè)，研究方向：機械工程。