纤维废水（精选九篇）
纤维废水 篇1
活性炭纤维具有吸附能力强, 表面积大, 耐酸耐腐, 导电性能良好等特点, 是一种适合作为电极进行反应的新型材料[3]。活性炭纤维作为电极使用可将污染物吸附在电极周围, 提高处理效率。活性炭纤维电极应用于电-Fenton反应中, 能提高H2O2的生成效率, 同时由于有机物被吸附在活性炭纤维表面, 进而提高了羟基自由基的氧化速度, 且水中污染物的浓度多少对于反应影响较小[4]。王爱民等人以活性炭纤维分别作为阳极和阴极用电-Fenton法处理偶氮染料酸性红B, 发现活性炭纤维作为阳极时的氧化能力远低于其作为阴极的氧化能力, 这是由于氧分子能更有效的在阴极表面还原, 从而提高生成过氧化氢的效率[5]。本实验选用活性炭纤维作为电-Fenton反应阴极, 对模拟活性染料废水进行处理研究。
1 实验部分
1.1 实验仪器及药品
可见光分光光度计, WFJ7200;恒温磁力搅拌器, 81-2;直流稳压稳流电源, APS-1502;精密酸度仪, PHS-3C。
无水硫酸钠 (分析纯) , 天津市红岩化学试剂厂;氢氧化钠 (分析纯) , 天津市富禄化工试剂厂;浓硫酸 (分析纯) , 天津市红岩化学试剂厂;活性橙。
1.2 实验准备
1.2.1 模拟活性染料废水的配置
实验配置0.1g/L的活性橙溶液作为模拟染料废水进行处理。
1.2.2 实验装置
1—阴极;2—阳极;3—反应器;4—磁力搅拌转子;5—磁力搅拌器;6—直流电源;7—曝气管
实验装置见图1所示, 反应器长15cm, 宽12cm, 高15cm, 通过直流电源提供电解所需电流。电解反应在磁力搅拌下进行。
1.2.3 电极处理
以10cm×10cm铁板作为阳极;以10cm×10cm的活性炭纤维用去离子水浸泡洗涤后放入烘箱, 在100℃下烘干2h, 取出放入干燥器中保存, 作为阴极。
1.3 色度去除率的测定
采用吸光光度法, 色度指标均在染料的最高吸收波峰下测定。
色度去除率= (A0-At/A0) ×100%
式中:A0—处理前溶液吸光度
At—处理后溶液吸光度
1.4 实验方法
将配置好的0.1g/L的活性橙溶液倒入反应器中, 调节溶液初始pH值, 用小型空气泵进行曝气, 将电极与直流电源相连, 打开电源开始电解反应。每隔15min取反应上清液进行水质分析。
实验中以Na2SO4作为电解质。
2 结果与讨论
2.1 正交实验结果
2.1.2 确定最佳反应条件
一般认为, 在电-Fenton反应中影响反应的主要因素有电流强度, pH值, 电解质浓度以及极间距。所以选择该四项进行正交实验。建立L9 (34) 的正交实验表。
注:k= (相应列中i指标值之和) / (相应列中i的重复次数)
由表2可得, 四个影响因素的最优水平组合为:电流强度=0.8A, pH=2.5, 电解质浓度=12 g/L, 极间距=10cm。
2.1.2 确定因素影响程度
分别作水平与指标的关系图来判断不同因素的影响程度, 见图2。
由图2可知各因素对色度去除率的影响主次顺序为pH值>电流强度>电解质浓度>极间距。
2.2 影响因素
通过改变各因素的值来研究不同因素取值对于色度去除率的影响规律。
2.2.1 电流强度对色度去除率的影响
本实验在初始pH值为2.5, 电解质浓度为8g/L条件下, 测定不同电流强度 (0.6A、0.8A、1.0A、1.2A) 下对活性橙溶液的电解脱色情况, 反应总时间为120min, 结果见图3所示。从图3中可以看出随着反应时间的延长, 色度去除率有升高的趋势。在不同的电流强度下, 色度的去除率随着电流强度的增大而提高, 但是由于极化作用和副反应会随着电流强度的增大而加剧, 所以电流强度达到一定值时, 色度去除率趋于平稳。
2.2.2 pH值对色度去除率的影响
实验选取不同的初始pH值:2.5、3.0、3.5、4.0和5.0, 比较在电流强度为0.8A, 电解质浓度8g/L条件下的电解脱色情况。反应在酸性溶液中进行有利于过氧化氢的生成, 从而能提高与Fe2+的结合效率, 进一步提高羟基自由基的产生, 反而当pH值升高到碱性条件时, 溶液中的Fe2+和Fe3+将反应形成Fe (OH) 2和Fe (OH) 3沉淀, 这会减少羟基自由基的产生, 所以在酸性条件下更利于反应的进行。从图4可以看出, 总体上色度去除率随pH值的升高而降低。当pH值过高, 会降低色度的去除率;当pH值过低时, Fe3+难以被还原为Fe2+, 也不利于羟基自由基的生成, 所以最优pH值范围在2～4之间[7]。
2.2.3 电解质浓度对色度去除率的影响
本实验在pH值为3.0, 电流强度为0.8A的条件下, 比较电解质浓度分别为6g/L、8g/L、10g/L和14g/L时的电解脱色情况。从图4可以看出, 色度去除率随着电解质浓度的增加而增加, 但继续增加电解质浓度到14g/L时, 色度去除率反而下降。这是因为在电解反应中电解质浓度的高低决定了溶液离子浓度的高低, 从而决定电流产生的大小, 所以当电解质浓度较低时, 通过溶液的电流就无法满足电解反应的需求, 且过低的电解质浓度还能够增大系统内阻, 更加不利于反应进行。但是当电解质浓度过高时会增强溶液中离子的相互作用, 干扰主反应的正常进行。
3 结 论
(1) 采用正交实验法得出电解活性橙溶液的最优参数组合为:pH为2.5, 电流强度为0.8A, 电解质浓度为12g/L, 极间距为10cm。各因素对色度去除率的影响主次顺序为pH值>电流强度>电解质浓度>极间距。
(2) 通过单因素实验分析, 活性炭纤维作为阴极材料电解处理活性染料废水时, 电解1h内脱色率就可达到80%以上, 能够在较短的时间内达到较好的处理效果。
摘要：以活性炭纤维为电Fenton反应中的阴极材料, 对模拟活性染料废水进行处理。实验得出在不同的反应条件下色度随反应时间的变化规律, 同时通过正交实验得出活性炭纤维作为阴极处理染料废水的最佳反应条件及各因素的影响程度。实验表明, 利用活性炭纤维作阴极的电Fenton反应对活性染料废水色度的去除具有良好的效果。
关键词：活性炭纤维,电解,脱色,电-Fenton法
参考文献
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PAN基碳纤维生产废水处理研究 篇2
PAN基碳纤维生产废水处理研究
对PAN基碳纤维生产过程中的废水处理进行了研究:首先对比常压精馏、氮气置换减压精馏、减压加氮气置换并加入碱性保护物质精馏3种方法,比较废水中的水和丙烯腈与二甲基亚砜分离效果,选用高级氧化法、采用Fenton试剂对精馏后废水处理实验,结果进行液相色谱分析.结果表明:减压加氮气置换并加入碱性保护物质精馏能够使废水中的水和丙烯腈与二甲基亚砜有效分离;Fenton试剂处理后的废水中丙烯腈含量降至0.294 mg/L,二甲亚砜已彻底分解.
作 者：崔鹏 CUI Peng 作者单位：青岛科技大学环境与安全工程学院,山东,青岛,266042 刊 名：河北化工 英文刊名：HEBEI CHEMICAL ENGINEERING AND INDUSTRY 年，卷(期)： 32(6) 分类号：X783.4 关键词：丙烯腈 二甲亚砜 减压蒸馏 Fenton试剂纤维废水 篇3
关键词：芦苇；纤维；柠檬酸改性纤维素；重金属；工业废水处理；静态平衡；吸附
中图分类号： X703文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）11-0455-03
收稿日期：2014-10-29
基金项目：黑龙江省高校科技创新团队建设计划（编号：2013TD003）；黑龙江省齐齐哈尔市科学技术计划（编号：NYGG-201206-4）。
作者简介：李珊珊（1983—），女，黑龙江泰来人，博士研究生，讲师，主要研究方向为植物学。E-mail：lishanshan83@163.com。
通信作者：王志刚，博士，副教授，主要研究方向为微生物学。E-mail：wzg1980830@sina.com。水是人类的生命之源，但是由于现代工业的飞速发展，在给人们带来巨大利益的同时，也严重威胁着水环境[1]，尤其是造纸、化工、印染、制革以及冶炼等行业，产生的工业废水往往是多种重金属的混合污染物，给处理带来很大的困难[2-4]，如果处理不当，将严重威胁水体质量，甚至会引起人类的疾病。目前国内外研究的对重金属废水处理方法主要有物理方法、物理化学方法、普通化学方法、电化学方法以及目前研究最多的纤维素材料处理方法[5-10]。纤维素材料相对于传统的物理化学方法具有高效、廉价、无二次污染等优势[11]。纤维素改性材料主要是指在纤维素基团上连接上别的基团，使其对1类或者几类重金属具有优越的吸附特性[12-16]。本研究通过芦苇纤维在次磷酸钠催化下和柠檬酸酯化交联合成新型吸附剂[17]，通过红外光谱分析改性结果，然后研究芦苇颗粒粒径、反应时间、pH值以及温度对其模拟工业废水Cu2+吸附容量的影响[18-22]，希望通过试验分析数据，为实现该吸附剂的工业化提供一些数据支持，为水环境的保护作出一份贡献。
1材料与方法
1.1试验材料
试验材料是采集于齐齐哈尔龙沙公园劳动湖边的野生芦苇秸秆。
1.2试验方法
1.2.1材料处理洗净芦苇秸秆，然后烘干箱60 ℃烘干12 h，将芦苇秸秆切至20～30 cm，粉碎机磨碎。过60目、40目、20目筛子制得不同粒径的芦苇颗粒，取少量做红外光谱用，剩余的备用。
1.2.2纤维素的改性用20%异丙醇浸泡芦苇颗粒，室温条件下搅拌24 h，滤干。然后清水清洗至无色，滤干后将样品置55 ℃烘干箱24 h。取出后用0.1 mol/L的NaOH浸泡，室温条件下搅拌1～2 h，滤干，用去离子水洗至pH值=7，再抽滤，将样品放在55 ℃烘干箱24 h。称量原料，然后用1 mol/L柠檬酸浸泡，加适量次磷酸钠（一般6%）作催化剂，室温搅拌2 h，抽滤，然后用去离子水洗涤到pH值=7，80 ℃烘干箱24 h，得到成品，并对改性前后芦苇颗粒进行红外光谱分析。
1.2.3标准曲线的绘制精确配置出3、4、5、6、7 mg/L的铜离子标准溶液，用原子吸收分光光度计测量，作标准曲线。
1.2.4不同条件下纤维素的吸附性能研究称取一定量的改性纤维素，加入一定体积的模拟工业废水Cu2+，置于恒温振荡箱于振荡一定时间，滤出清液，用原子吸收分光光度计测定Cu2+离子浓度。以此方法分别测定不同芦苇纤维素颗粒粒径、吸附时间、温度、pH值条件下对Cu2+的吸附效果。每组各做3个平行组，通过原子吸收分光光度计测定Cu2+离子浓度。平衡吸附容量qe（mg/g）计算公式如下：
式中：C0为Cu2+初始浓度（mg/L）；Ce为吸附平衡后的Cu2+浓度（mg/L）；V为为溶液体积（L）；m为吸附剂用量（g）。
2结果与分析
2.1红外光谱分析
柠檬酸改性前后芦苇颗粒红外光谱图见图1。
由图1可知，各吸收峰主要是来自芦苇上的OH、CH、C—O、CO等官能团的振动，改性芦苇纤维因引进柠檬酸的基团而使部分振动峰加强，如3 420.67 cm-1处OH基团引起的吸收峰因柠檬酸OH的引进而加强。对比改性前后光谱图可以清楚地看到，在1 734.32 cm-1以及1 604.93 cm-1处 CO 引起的吸收峰有明显差别，改性后的芦苇颗粒的红外光谱在这2个位置波峰明显高于未改性的。这表明芦苇颗粒上的羟基数量因为柠檬酸的引入而增加了。这些现象都说明通过柠檬酸改性的芦苇颗粒成功地引入了羧基。
2.2标准曲线的制作
如图2所示，分别制备3、4、5、6、7 mg/L的Cu2+标准液，用原子吸收分光光度计测定，并绘制标准曲线，得到曲线y=-0.004 5+0.071 7x，线性拟合度为0.998 7。
2.3芦苇粒径对吸附效果的影响
用20目的芦苇颗粒对59.038 mg/L的Cu2+废水于振荡器（25 ℃，170 r/min）进行吸附反应，吸附容量只有14.882 7 mg/g；40目改性芦苇颗粒同条件下吸附容量也只有31.452 mg/g；而60目的芦苇颗粒在相同的条件下吸附容量达到82.902 mg/g（图3）。结果表明，在25 ℃时芦苇颗粒对Cu2+的静态吸附容量随芦苇颗粒的减小而增加。这是因为随着芦苇颗粒粒径减小，相同质量的芦苇颗粒暴露出来的羟基越多，反应的接触面也越大，这都有利于进行改性和吸附。在不影响试验结果分析的前提下，以下试验均使用60目芦苇颗粒进行。
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2.4反应时间对吸附效果的影响
用60目芦苇颗粒对59.038 mg/L的Cu2+废水于振荡器（25 ℃，170 r/min）进行吸附试验时，发现30～120 min吸附容量一直呈现上升趋势，在120 min时吸附容量达到82.902 mg/g，但是120～180 min之间吸附容量只上升了1.504 mg，趋于吸附平衡（图4），说明芦苇颗粒的吸附容量是有限的。考虑到工业利益的前提，可以认为吸附时间120 min为最佳。
2.5pH值对吸附效果的影响
pH值对芦苇颗粒吸附Cu2+的吸附容量影响比较大，由图5可以看出，在pH值=3.00～5.54时吸附容量一直处于上升阶段，到pH值=5.54时达到最高值82.904 mg/g。在pH值=6.00时，吸附容量又降低到81.012 mg/g，可以认为pH值=5.54时吸附容量达到最高。pH值对吸附容量的影响主要是因为在不同的pH值条件下Cu2+存在的形态不同，例如在pH值低于4.00时废水里面的铜主要存在形式是Cu2+，而在pH值在4.00～6.00之间时废水里面的铜又是以Cu（OH）-和Cu2+ 2种状态共存的，而在pH值6.00～7.00时主要是氢氧化铜沉淀和少量Cu（OH）2+，pH值=6.50时沉淀已经十分明显，不利于吸附研究，因此本试验只设置到pH值=6.00的研究。
2.6温度对吸附效果的影响
从图6中可以看出，25℃吸附容量最好，为41.436 mg/g；等温度超过25 ℃后，铜离子的吸附容量急速下降，说明温度太高，芦苇颗粒对铜离子的吸附效果反而不好。
3结论
本研究通过异丙醇和氢氧化钠先去除芦苇上的色素、半纤维以及木质素等杂质，然后和柠檬酸发生酯化交联。红外光谱分析改性前后芦苇纤维发现改性后的芦苇颗粒在1 734.32 cm-1以及1 604.93 cm-1处CO的2个吸收峰明显高于未改性的。这都说明通过柠檬酸改性后，成功地在芦苇颗粒上引入了羧基。然后使用改性后的芦苇颗粒对低浓度的Cu2+废水进行吸附试验，结果如下：（1）柠檬酸改性的芦苇颗粒对Cu2+的吸附容量受粒径大小的影响，且随粒径减小，吸附容量增加。60目芦苇颗粒的Cu2+吸附容量达82.902 mg/g。（2）柠檬酸改性芦苇颗粒对59.038 mg/L 的Cu2+废水处理时最合理的反应时间为120 min，吸附容量为82.902 mg/g。（3）柠檬酸改性芦苇颗粒对64.437 1 mg/L 的Cu2+废水的最佳吸附温度为25 ℃，吸附容量为41.436 mg/g。（4）柠檬酸改性芦苇颗粒对59.038 mg/L 的Cu2+废水处理时最佳吸附的pH值为5.54，吸附容量为82.902 mg/g。
综上所述，60目改性芦苇颗粒在温度25 ℃、pH值=5.54、反应时间为120 min时处理重金属污水效果最佳，吸附容量达82.902 mg/g。试验结果说明该吸附剂作为低浓度废水处理剂的吸附效果是不错的，可以继续研究这种吸附剂在工业污水现实处理中的应用，以尽快实现该吸附剂的工业应用。
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纤维废水 篇4
本工作采用ACF吸附处理PNP生产废水,并运用清洁生产和循环经济理念设计出PNP生产废水的处理和资源化利用工艺。
1 实验部分
1.1 废水水质
废水为某化工厂PNP生产过程中产生的高浓度有毒废水,废水水质见表1。
1.2 试剂和仪器
PNP、氢氧化钠:分析纯;ACF:沈阳明宇净化材料厂。
Helios β型紫外分光光度计:英国Unicam公司;TOC-5000型TOC测定仪:日本岛津公司;玻璃吸附柱:Φ15 mm×150 mm,自制;BT00-600M型蠕动泵:兰格恒流泵有限公司;CS501-SP型超级数显恒温器:重庆慧达试验仪器有限公司;PHS-2C型酸度计:上海康仪仪器有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 ACF的预处理
将ACF用蒸馏水煮2 h,并用蒸馏水洗涤3次,以去除残存在ACF中的有机和无机杂质。洗净的ACF放入电热恒温鼓风干燥箱于383 K干燥24 h,置于干燥器中备用。
1.3.2 动态吸附实验
首先对PNP生产废水进行预处理,加氢氧化钠调节pH至4左右,然后过滤,将滤液进行吸附实验。在298 K下,进水以不同流量通过装填有4.0 g ACF的吸附柱,测定吸附流出液的PNP浓度和TOC,考察处理效果。出水PNP质量浓度达2.0 mg/L表示此时吸附柱已穿透,此时的出水体积为有效废水处理量,此时的吸附量为有效吸附量。
1.3.3 动态脱附实验
在温度363 K和流量0.20 L/h的条件下,以4%氢氧化钠溶液和水对已吸附穿透的ACF进行脱附,并研究其脱附效果。
1.4 分析方法
采用紫外分光光度法测定废水中PNP的质量浓度,检测波长为317 nm,以蒸馏水为参比;采用TOC测定仪测定废水TOC。
2 结果与讨论
2.1 动态吸附
在298 K和pH为4的条件下,进水流量对出水体积的影响见图1,进水流量与出水TOC关系见图2。由图1可见:随着流量的增大,出水PNP质量浓度达2.0 mg/L时的出水体积变小,即有效废水处理量变小;流量为0.10 L/h和0.25 L/h时,有效废水处理量相同,因此选择0.25 L/h为进水最佳流量。比较图1和图2,还可以看出两图形状相似,但出水PNP质量浓度小于2.0 mg/L时,TOC小于10.0 mg/L,说明PNP生产废水中的有机物绝大部分是PNP,但也含有少量不易吸附的其他有机物。在0.25 L/h 的流量下,ACF有效吸附量为439.3 mg/g,PNP去除率大于99.95%,TOC去除率大于99.5%。
2.2 动态脱附
因为处理PNP生产废水中ACF的PNP有效吸附量从349.9 mg/g[10]增大到439.3 mg/g,经计算相应的氢氧化钠溶液加入量由18 mL[10]增大到23 mL。实验采用23 mL质量分数为4%的氢氧化钠溶液和50 mL水对已吸附穿透的ACF进行洗脱,脱附率大于99.5%。前23 mL氢氧化钠溶液洗脱后的高浓度脱附液直接送酸化工段,回收PNP;50 mL水洗脱后的低浓度脱附液用于配制下批脱附剂,多余部分返回PNP废水池。
2.3 动态吸附-脱附稳定性实验
在最佳操作条件下,重复运行9批次的ACF吸附-脱附稳定性实验结果见表2。由表2可见,ACF吸附-脱附性能稳定,在运行的 9批次中,出水PNP质量浓度均小于2.0 mg/L,去除率大于99.95%;TOC小于10.0 mg/L,去除率大于99.5%;脱附率大于99.5%。
2.4 PNP吸附出水的电解处理
PNP吸附出水中含14%(质量分数)氯化钠,为了避免排放后对环境的影响,同时也为了回收氯化钠,将吸附出水加氢氧化钠调节pH至7,蒸发浓缩后电解生产氢氧化钠和盐酸,回用于PNP生产中从而使得整个PNP生产流程几乎无废物排放,实现了清洁生产。PNP吸附出水经电解处理后,每吨PNP生产废水可以回收4.37 kg PNP、95.73 kg氢氧化钠和87.35 kg盐酸(以上均按产物纯度100%计),具有比较明显的经济效益和环境效益。
3 结论
a)采用ACF装填量为4.0 g的Φ15 mm×150 mm吸附柱处理PNP生产废水,当298 K、pH 4时,最佳进水流量为0.25 L/h。在此条件下,ACF有效吸附量为439.3 mg/g,PNP去除率大于99.95%,TOC去除率大于99.5%。
b)采用23 mL质量分数为4%氢氧化钠溶液和50 mL水对已吸附饱和的ACF进行洗脱,在363 K和流量0.20 L/h的条件下,脱附率大于99.5%。
c)ACF的吸附-脱附性能稳定,经9批运行实验,吸附处理后出水PNP质量浓度均小于2.0 mg/L,TOC均小于10.0 mg/L。
d)采用ACF吸附和电解相结合的工艺,不但可有效去除PNP生产废水中的有害废物,而且可变废为宝,回收其中的PNP和氯化钠,做到基本无废物排放,实现清洁生产。
摘要：采用活性碳纤维(ACF)吸附处理对硝基苯酚(PNP)生产废水,考察了动态吸附和脱附过程。实验结果表明,在298K、pH4时,最佳进水流量为0.25L/h,ACF的有效吸附量为439.3mg/g,PNP去除率大于99.95%,TOC去除率大于99.5%,脱附率大于99.5%,ACF的吸附-脱附性能稳定。ACF吸附和电解相结合的工艺能有效去除废水中的有害物质,回收利用PNP和氯化钠,实现了PNP的清洁生产。
关键词：活性碳纤维,吸附,对硝基苯酚,电解,回收,清洁生产,废水处理
参考文献
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纤维废水 篇5
应用纤维对含油废水中苯二甲酸二丁酯的吸附
随着社会经济的`不断发展,伴随全球工业化而来的环境污染问题越采越为人们所关注.其中油类污染严重的威胁着海洋环境以及城市居民的生活环境.80年代,海洋污染科学研究专家组(GESAMP)对海洋污染进行了调查和评估,发现油是海洋污染最严重的一个方面.
作 者：唐林 作者单位：天津工业大学,天津市,300000 刊 名：科技风 英文刊名：TECHNOLOGY TREND 年，卷(期)： “”(12) 分类号：X7 关键词：应用纤维 DBP浓度试述粘胶纤维在废水治理中的工艺 篇6
1.1粘胶纤维定义
粘胶纤维是粘纤的全称。它分为粘胶长丝和粘胶短纤。粘胶纤维属再生纤维素纤维。它是以天然纤维素为原料, 经碱化、老化、磺化等工序制成可溶性纤维素磺酸酯, 再溶于稀碱液制成粘胶, 经湿法纺丝而制成。
1.2粘胶纤维分类
粘胶纤维可分为普通型、强力型和高性能型。强力型粘胶纤维中, 干态强度超过30.0c N/dtex的长丝称强力丝;超过38.0c N/dtex的称超强力丝;超过44.1c N/dtex的称二超强力丝;超过48.5c N/dtex的称三超强力丝;超过53.0c N/dtex的称四超强力丝。高性能粘胶纤维中, 在湿态下弹性模量较高的纤维, 称波里诺西克纤维, 也称高湿模量纤维, 中国称富强纤维, 简称富纤。湿模量介于普通型纤维和波里诺西克纤维之间, 但具有较高勾结强度、脆性较小的纤维, 称改良型高湿模量纤维。
1.3粘胶纤维特点
粘胶纤维的基本组成是纤维素, 普通粘胶纤维的截面呈锯齿形皮芯结构, 纵向平直有沟横。而富纤无皮芯结构, 截面呈圆形。它具有与棉相近的吸湿性能, 回潮率符合人体皮肤的生理要求, 同时具有光滑凉爽、透气、抗静电等特性, 目前已广泛应用于服装、家纺、非织造布等都领域。普通粘胶纤维的断裂强度比棉小, 约为1.6~2.7cN/dtex;断裂伸长率大于棉, 为16%~22%;湿强下降多, 约为干强的50%, 湿态伸长增加约50%。其模量比棉低, 在小负荷下容易变形, 而弹性回复性能差, 因此织物容易伸长, 尺寸稳定性差。富纤的强度特别是湿强比普通粘胶高, 断裂伸长率较小, 尺寸稳定性良好。普通粘胶的耐磨性较差, 而富纤则有所改善。
粘胶纤维的化学组成与棉相似, 所以较耐碱而不耐酸, 但耐碱耐酸性均较棉差。富纤则具有良好的耐碱耐酸性。同样粘胶纤维的染色性与棉相似, 染色色谱全, 染色性能良好。此外粘胶纤维的热学性质也与棉相似, 密度接近棉为1.50~1.52g/cm3。
2.粘胶纤维在废水治理中的工艺
技术工艺, 是衡量一个企业是否具有先进性, 是否具备市场竞争力, 是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。随着我国粘胶纤维市场的迅猛发展, 与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。了解国内外粘胶纤维生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格, 提高市场竞争力十分关键。
众所周知, 粘胶纤维的生产过程中会产生大量的酸、碱废水, 其直接排放将造成严重的水污染和大量纤维资源的流失浪费。由于粘胶纤维生产混合废水的酸性很强且富含锌盐和硫化物, 治理难度较大, 采用常规的物化+生化治理工艺存在运行效果不够稳定、占地面积大和投资高等问题, 急需研究开发既可靠又经济的治理新工艺。
主要工艺原理
2.1浅层气浮工艺
原水从气浮池中心的旋转进水管进水, 通过旋转布水管布水, 布水管的移动速度和进水流速相同, 这样就产生了"零速度", 在这种状态下进水不会对池水产生扰动, 使得颗粒的悬浮和沉降都在一相对静止的状态下进行, 且这类气浮装置的池深一般不超过650mm。正是依据"零速理论"和"浅池理论", 使得该装置的进水停留时间短 (仅3~5min) , 表面负荷高达9.5~12m3/ (m2·h) , 悬浮物的去除效率可达85%以上。
2.2铁屑过滤工艺
铁屑过滤系统是用废铁屑经预处理和活化后作填料, 利用其产生的电化学反应的氧化还原、电附集、催化、混凝、吸附过滤等综合效应达到处理效果, 其中主要作用是氧化还原和电附集。废铁屑的主要成分是铁和碳, 当将其浸入电解质溶液中时, 由于Fe和C之间存在1.2V的电极电位差, 因而会形成无数的微电池系统, 在其作用空间构成一个电场, 其电极反应如下:阳极Fe-2e→Fe2+
阳极反应生成大量的Fe2+进入废水, 形成具有较高吸附絮凝活性的絮凝剂;阴极反应产生大量新生态的H·, 在偏酸性的条件下, 新生态的H·能与废水中的许多组分发生氧化还原反应, 使有机大分子发生断链降解, 提高废水的可生化性, 且阴极反应消耗了大量的H+生成了大量的OH-, 这使得废水的p H值也有所提高。
3.治理效果
3.1经浅层气浮后的出水, 其COD含量能降至250mg/L, COD的去除率能达到85.9%以上的水平, 这充分说明了浅层气浮在本工艺中运用的合理性和优越性。
3.2废水在铁屑过滤塔中反应, 停留30min左右后, 出水Zn2+的含量<0.05mg/L, 硫化物的含量<0.5mg/L, 这充分说明了铁屑过滤完全满足本工艺对Zn2+和硫化物的治理要求。
结论
通过改进工艺的中试研究, 可得出以下结论:
(1) 采用改进工艺处理粘胶纤维生产废水切实经济可行, 出水水质能稳定地达到国家一级排放标准, 且能回收纤维素资源, 值得在实践中推广应用。 (2) 实践证明:浅层气浮和铁屑过滤在粘胶纤维生产废水治理过程中的运用是合理、先进的, 彻底解决了常规处理中时常会出现的COD、Zn2+和S2-等超标的问题。 (3) 结合粘胶纤维生产废水的实际水质情况, 充分发挥浅层气浮和铁屑过滤的特点和优势, 整个工程投资和占地面积较常规方法均能节省1/3左右, 也无需另外投加絮凝剂, 用电石乳废液代替石灰乳使投加量大为减少, 故投药费用也能节省近2/3。 (4) 采用改进工艺能使处理过程中产生的污泥量大为减少, 大大降低了污泥的处置费用和难度。 (5) 改进工艺设施操作简单方便、运行可靠、自动化程度较高。 (6) 对粘胶纤维厂现有的物化+生化治理设施, 利用本改进工艺能很容易地实现技术改造
摘要：随着我国粘胶纤维市场的迅猛发展, 与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。了解国内外粘胶纤维生产核心技术的研发动向、技术应用有着十分重要的作用。文章在介绍粘胶纤维定义、分类及特点的情况下, 重点阐述了其在废水治理中的工艺应用, 取得了较好的效果。
关键词：粘胶纤维,废水治理,生产工艺
参考文献
[1]中国行业咨询网http://www.china-consulting.cn.2010年粘胶纤维行业新技术、新产品的发展现状及趋势 (Ⅰ) .
[2]尤向前.粘胶工业废水处理改造扩建设计的探讨.
纤维废水 篇7
腈纶———聚丙烯腈纤维是一种合成纤维。腈纶由于具有良好的柔软性、蓬松性、耐辐射性和优越的耐光性和染色性等特点, 应用广泛。据世界贸易组织预测化纤行业的产品需求量每年将以3.1%~4.5%的速度递增, 至2020年将达178万t/年, 届时我国将有50万t/年化纤产品的需求缺口。
化纤生产对环境的污染严重, 主要表现在聚合车间生产废水排放过程中, 腈纶废水特点是:废水污染物成分复杂;氨氮、COD浓度较高;存在着EDTA、乙烯醚、壬基酚聚氧和有机磺酸盐等难生物降解物质, 还有浓度较高的硫酸根、亚硫酸根等生物抑制性成分, 造成废水的可生化性很低;废水中还存在着油剂、各种分子量的聚合物, 这些物质以胶体、悬浮物的形式存在于水中, 难以自然沉降。由于腈纶废水排放量大, 浓度高, 可生化性差, 废水处理难度大, 所以化纤工业废水处理是化纤行业发展的一个重要前提。
吉林化纤集团有限责任公司是全球知名的聚丙烯腈基纤维生产企业, 产品产量亚洲第一、世界第二。国家“十一五”期间, 针对吉林奇峰化纤股份有限公司排放的废水, 中国环境科学研究院、吉林省环境科学研究院和兰州交通大学对该企业废水开展技术研究并取得了极大的进展。腈纶废水中含有的聚合物--聚丙烯腈价值达到2万元/t, 实际生产中将其回收能够降低末端治理难度, 减少企业热能损失, 降低生产成本。在“十二五”期间, 课题组针对腈纶水洗/过滤单元废水中高聚物可生化性差问题提出《化纤行业腈纶水洗/过滤单元废水高聚物截留关键技术》研究课题。
根据对奇峰化纤股份有限公司聚合车间聚合母液源解析, 掌握聚合物粒径直径和粒径分布、粒径密度情况, 可选择微孔过滤、预覆层过滤及一般过滤3种过滤方式。通过对聚合车间生产工艺的考察与调研得知聚合母液中聚丙烯腈的回收纯度要求较高, 排除预覆层过滤方式。在选择微孔过滤介质过程中, 考虑到聚合母液呈酸性, 温度为50℃, 排除有机膜过滤介质而选择无机陶瓷膜作为过滤介质的过滤小试设备进行研究;一般过滤方式中选择两种行业通用的过滤方式, 本研究中选用了滤布过滤小试设备和纤维素过滤小试设备进行研究。
通过实验, 综合比较过滤小试设备对聚合母液中聚合物去除效率、经济成本和生产成本优选, 确定其中一种过滤工艺作为中试核心过滤工艺。
2 材料与方法
2.1 材料
实验用水:聚合母液, 取自吉林奇峰化纤股份有限公司聚合车间废水。聚合母液水质情况:SS浓度70mg/L、p H值为3左右、COD浓度为850 mg/L, 温度为50℃, 其中, SS主要物质为醋酸乙烯和聚丙烯腈混合物, 粒径为5~40μm。
实验选用纤维束过滤小试设备进行过滤研究, 选用过滤介质如表1、图1所示。
2.2 方法
课题小组选用纤维束过滤器过滤设备进行小试实验研究, 通过对过滤介质密度及压力差设备参数的的控制, 优化过滤设备参数, 取得纤维束过滤器的最佳过滤效果。
2.3 结果分析
2.3.1 不同密度滤料对SS的去除效率的影响
课题组分别采用35 kg/m2和45 kg/m2密度丙纶丝滤料, 水压为0.14 MPa条件下对聚合车间废水进行处理, SS的去除试验结果与处理效率对比图见图2、图3和图4。
由图2、图3中可以看出:进水SS浓度主要集中在60~70 mg/L之间, 在经过纤维束过滤器固液分离以后, 在密度为35 kg/m2和45 kg/m2丙纶丝滤料条件下SS的去除效率分别在40%及43%左右;图4可以看出, 各种密度滤料条件下过滤器对SS的去除率基本上都能达到40%以上, 而随着密度的增加, 呈现出去除效率上升的态势。
2.2.3系统内压差对SS去除效率的影响
通过对不同密度丙纶丝滤料废水SS过滤试验, 丙纶丝填料浓度在45 kg/m2情况下去除效率高;为考察压差对纤维束过滤器SS去除效率的影响, 分别在45kg/m2丙纶丝滤料条件下, 对0.01MPa和0.02MPa两种压差情况进行过滤试验, SS去除试验结果与处理效率对比图见图5、图6和图7。
从图5~6中可以看出:进水SS浓度主要集中在60~70 mg/L之间, 在经过纤维束过滤器固液分离以后, 在密度为45 kg/m2丙纶丝滤料, 系统内压差分别为0.01 MPa和0.02 MPa条件下SS的去除效率分别在42%及44%左右;由图7中可以看出, 不同压差条件下过滤器对SS的去除率基本上都能达到40%以上, 而随着系统内压差的增加, 呈现出去除效率上升的态势。
3 结语
(1) 在进水条件为SS浓度主要集中在60~70 mg/L之间, 温度为24℃, 进水流量为1 m3/h, 压力为0.14MPa, 滤料丙纶丝密度为45 kg/m2时比密度为35 kg/m2时SS去除效率高3个百分点左右, 可推断随着滤料密度的增加, SS去除效率呈现上升的态势。
(2) 确定丙纶丝密度为45 kg/m2, 考察系统内压差对过滤效果的影响, 结果表明:随着系统内压差的增加, SS去除效果呈现上升趋势, 但规定系统内压差不能超过0.05 MPa, 因此在运行过滤器时应时刻注意压差的变化范围, 如压差达到或超出0.05 MPa时, 需进行反冲洗操作。
参考文献
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纤维废水 篇8
本工作针对模拟碳纤维生产废水,首先通过静态小试考查COD的去除效果,进而提出“二级厌氧—微氧—好氧”生化组合工艺,通过小试及中试考察了处理可行性和运行稳定性,为实际工程应用提供技术支持。
1 试验部分
1.1 废水水质
依据实际碳纤维生产废水组成(数据由厂家提供,见表1)配制模拟碳纤维生产废水,模拟废水的水质:COD约660 mg/L,p H约3.5,ρ(氨氮)4.9 mg/L。
1.2 试验方法
1.2.1 静态小试
采用“厌氧—好氧”工艺进行静态小试,厌氧单元由1 L具塞锥形瓶、排气管、恒温磁力搅拌器等组成,好氧单元由1 L锥形瓶和曝气装置等组成。小试工艺参数见表2。首先以逐渐增加废水浓度的方式对厌氧污泥进行驯化并收集厌氧出水,驯化初期(第1~5驯化阶段)利用尿素作为外部氮源,并加入葡萄糖、磷酸盐等物质,保持n(C)∶n(N)∶ n(P)=200∶5∶1,后期不加外部氮源。好氧污泥利用储存的厌氧出水进行9个处理批次的驯化培养。污泥驯化结束后进行厌氧—好氧全流程运行,每次运行时间为1个处理批次。
ρ,mg/L
1.2.2 动态中试
动态中试的处理规模为100 L/h,中试流程示意见图1,各中试工艺单元的有效容积见表3,其中各单元流离球生物填料的填充体积比均为80%左右。厌氧池水温保持在28~38 ℃、好氧池水温不低于15 ℃。
污泥培养过程:在系统启动初期采用好氧启动的方式对4个生化池中的污泥进行驯化培养,向反应器中投加接种污泥,进行闷曝,控制DO≤4mg/L,并适当加入葡萄糖、氮、磷等营养物质;闷曝后,开始用工业废水逐步提高负荷,当厌氧池内生物膜生长较好时,停止厌氧池曝气,开始正常运行。
系统运行及冲击试验:设备开始连续运行后,取样测定进水及各反应池出水的COD、ρ(氨氮)和p H;系统开始满负荷运行后连续监测10 d,系统运行稳定后逐步提高进水负荷,考察系统的抗冲击能力,进水COD由660 mg/L逐步提高到2 200 mg/L。
1.3 分析方法
COD的测定采用重铬酸钾法[7]。p H的测定采用雷磁PHB-4型数字式酸度计(上海仪电科学仪器股份有限公司)。ρ(氨氮)的测定采用AC2012型氨氮测量仪(美国奥立龙公司)。DO的测定采用雷磁JPB-607A型便携式溶解氧测定仪(上海仪电科学仪器股份有限公司)。
2 结果与讨论
2.1 静态小试
2.1.1 厌氧污泥的驯化
静态小试厌氧污泥的驯化结果见表4所示,数据以各驯化阶段均值计。厌氧污泥经过40个处理批次(7个驯化阶段)的驯化培养,能够完全以模拟废水作为营养源,出水稳定,污泥沉降性好;在第7驯化阶段,进水COD为583 mg/L左右时,出水COD约为404 mg/L,COD去除率约为30.70%。
2.1.2 系统运行及抗冲击试验结果
从第50个处理批次开始进行厌氧—好氧全流程运行,并在后期提高配水浓度至分别为实际废水的1.2倍、1.5倍、1.8倍,即COD分别达到674,884,969 mg/L,以考察系统的抗冲击性能。小试后期COD的变化见图2。由图2可见:当进水COD为562 mg/L(即实际废水COD全负荷运行)时,厌氧出水COD为384 mg/L左右,厌氧COD去除量为178 mg/L左右,运行稳定;当进水COD为674 mg/L(即1.2倍实际废水COD时),厌氧COD去除量为220 mg/L左右;当进水COD为884 mg/L(即1.5倍实际废水COD时),运行初期的厌氧出水COD为640mg/L左右,厌氧COD去除量为210 mg/L左右,但当停留时间由24 h延长到48 h时(第66个和第67个处理批次),厌氧出水COD为480 mg/L左右,厌氧出水COD去除量高达400 mg/L;当进水COD为969mg/L(即1.8倍实际废水COD时),厌氧出水COD仍保持较高的去除量,这表明,随着系统进水COD的提高,厌氧容积负荷提高,系统抗冲击性较好,适当增加厌氧时间能够改善COD的去除效果。此外,由图2还可见,整个运行过程中好氧出水COD为25~53 mg/L,说明该废水的生化性较好。
2.2 动态中试
2.2.1 COD的去除
由于中试规模较大,从第41天开始,系统进入全负荷运行。为了进一步考察系统的抗冲击性能,第46~54天内,进水COD从660 mg/L提高到1 500 mg/L,第55天开始投加质量浓度为145 mg/L(500倍设计浓度)的某表面活性剂(废水公司提供),总COD达到2 200 mg/L左右。中试后期的COD变化见图3。由图3可见:在系统COD不断提高的情况下,生化池能有效降解COD;2级厌氧池出水COD均稳定在200 mg/L以下;好氧池出水COD均稳定在50 mg/L以下。这表明,该碳纤维生产废水处理系统具有较强的抗冲击能力。
2.2.2 氨氮的去除
在中试运行的第41~62天,系统进水ρ(氨氮)随COD负荷的提高从5.6 mg/L提高到8.4 mg/L。中试后期的ρ(氨氮)变化见图4。由图4可见,48天后好氧池出水的氨氮均稳定在5 mg/L以下,说明系统具有较好的降解有机氮和除氨氮的能力。废水中丙烯腈是有机氮化合物,碳酸氢铵贡献氨氮。分析认为,运行初期1级厌氧池氨氮升高,主要是由于丙烯腈被厌氧降解,释放氨氮。从第48天开始将好氧池的混合液以300%的回流比回流到2级厌氧池中,各生化池氨氮浓度下降明显。这是由于好氧池中的硝化细菌将氨氮氧化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮,然后硝酸盐氮和亚硝酸盐氮通过回流至微氧环境,在反硝化细菌的作用下充分降解。另外,实验中观察到厌氧池出现大量气泡,分析认为产生了甲烷和二氧化碳气体,厌氧氨氧化细菌能够利用二氧化碳作为碳源将部分氨氮完全降解。
2.2.3 厌氧单元p H的变化
在小试实验中已观察到厌氧过程p H升高的现象,因此,将中试进水p H调至6左右,观察厌氧池出水p H的变化。中试后期的p H变化见图5。由图5可见,厌氧池出水p H稳定在8.2~8.5。分析认为,厌氧池出水p H的升高与碳纤维废水的成分有关,该废水含有的主要有机物是丙烯腈和甲酸,丙烯腈作为有机氮化合物被厌氧降解后会产生氨氮等碱性小分子,导致p H增大,甲酸的分解也会使p H增大。
2.2.4 小结
在厌氧池水温为28~38 ℃、好氧池水温不低于15 ℃、废水流量为100 L/h、进水COD为660 mg/L、进水ρ(氨氮)为4.9 mg/L的条件下,该模拟碳纤维生产废水出水COD稳定在50 mg/L以下,ρ(氨氮)稳定在5 mg/L以下,达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》[8]的要求。
3 结论
a)采用“厌氧—好氧”小试组合工艺处理模拟碳纤维生产废水。试验结果表明,该废水具有较好的可生化性和一定的抗冲击能力。
b)采用“二级厌氧—微氧—好氧”中试组合工艺处理模拟碳纤维生产废水。试验结果表明,在厌氧池水温为28~38 ℃、好氧池水温不低于15 ℃、废水流量为100 L/h、进水COD为660 mg/L、进水ρ(氨氮)为4.9 mg/L的条件下,该模拟碳纤维生产废水出水COD稳定在50 mg/L以下,ρ(氨氮)稳定在5 mg/L以下,达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》的要求。进水COD为660~2 000 mg/L时,系统运行仍较稳定,系统生物培养驯化较好,能有效地降解污染物,且抗冲击能力较强。
c)本研究中试进水p H为6左右,考虑到碳纤维生产废水具有厌氧出水p H升高的特点,实际工程中建议将废水p H由3.5调至5.8左右进入生化系统。
d)本研究中试停留时间只作为工程放大设计的参考。工程中因调试时间较长,污泥负荷可进一步提高,所以建议在工程放大设计中可考虑适当降低各处理单元的停留时间。
摘要：对模拟碳纤维生产废水进行“厌氧—好氧”静态小试,根据COD的去除效果确定该碳纤维废水的可生化性。采用“二级厌氧—微氧—好氧”组合工艺进行动态中试,考察废水的处理效果及系统的抗冲击性能。试验结果表明:该工艺对碳纤维生产废水的处理效果较好;系统具有厌氧池出水p H增大的特点,且抗冲击能力较强;在厌氧池水温为28~38℃、好氧池水温不低于15℃、废水流量为100 L/h、进水COD为660 mg/L、进水ρ(氨氮)为4.9 mg/L的条件下,出水COD稳定在50 mg/L以下,ρ(氨氮)稳定在5 mg/L以下,能够满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》的要求。
关键词：碳纤维生产废水,厌氧生物处理,微氧生物处理,好氧生物处理,抗冲击性能
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纤维废水 篇9
采用离子交换技术治理重金属工业废水方便快捷、绿色环保且应用形式灵活、处理容量大,运行费用低、产生污泥量少。离子交换纤维是一种新型的高效吸附与分离材料,比传统的颗粒状离子交换树脂具有更快的吸脱吸附速率、更高的吸附容量,在环境保护和资源利用等方面具有良好的应用前景。
聚丙烯腈(PAN)的氰基使PAN有很大的改性空间,PAN能和多种试剂作用,化学转化成一系列离子交换纤维。目前,用改性PAN纤维处理工业废水的产品虽有许多优点,但也有一些不足,如:含S及含P多配位基螯合的PAN纤维,其吸附选择性和速率较好,但此法反应步骤多,耗时长,会使纤维的力学性能下降,造成原料浪费[1];偕胺肟基螯合纤维虽有一定的机械强度,但交换容量有所下降[2]。目前,关于改性PAN纤维的研究多以转化率计算改性纤维的性能或以其表观形态判断反应程度。
本工作对廉价的PAN纤维进行改性并对其改性条件进行了优化,以其对模拟电镀废水中的重金属离子的吸附能力来衡量其吸附性能,更加直观,更具说服力。此工艺简单、快捷、绿色环保、成本低,所制备的改性PAN纤维吸附性能优良。
1 试 验
1.1 PAN纤维的改性
将5.3 g PAN纤维放入圆底烧瓶中,加入250 mL 15～55 g/L盐酸羟胺溶液(即PAN纤维浓度为21.2 g/L),利用Na2CO3调节溶液至pH值为4～9;用PHS - 2C精密酸度计测量pH值,在HH - 2型数显式恒温水浴锅中30～100 ℃下用JJ - 1精密增力电动搅拌器搅拌、使其充分反应0.5～3.5 h,使其上的氰基(-CN)螯合获得偕胺肟基 [-(NH2)C=N-OH]离子交换纤维[3]。取出改性PAN纤维,用蒸馏水清洗至中性,置于DGG - 9240B电热恒温鼓风干燥箱中于反应温度下烘干待用。
1.2 改性PAN纤维的吸附试验及再生应用
(1)在单离子及多离子溶液中的吸附
取1 000 μg/mL Cu2+,Zn2+,Ni2+,Pb2+及1 500 μg/mL的Cd2+溶液各40 mL,分别与1 g改性PAN纤维在5个锥形瓶中进行吸附反应(试验中发现40 mL 1 000 μg/mL Cd2+溶液中所含的Cd2+被1 g改性PAN纤维几乎完全吸附,故无法判断吸附是否达到饱和,所以Cd2+浓度选取150 μg/mL进行吸附反应);将以上离子溶液各20 mL倒入一锥形瓶中混合,加入2.5 g改性纤维进行吸附反应。
吸附反应条件:将上述锥形瓶放入ET - Q气浴恒温振荡器中室温下中速震荡2 h以达到饱和吸附,放置12 h,过滤后待测[4]。
(2)再生应用
将使用过的改性PAN纤维沥干水分,用0.2 mol/L HCl浸泡2 h,再用蒸馏水洗至无Cl-(用AgNO3溶液检验,未出现白色沉淀即可),于烘箱中70 ℃下烘干,再按上述方法在各单离子溶液进行吸附反应,测定吸附反应后各离子的浓度,计算其吸附性能并与其再生前的吸附性能进行比较。
1.3 吸附性能的测定
配制一系列各金属离子的标准溶液,用TAS - 900型火焰原子吸收分光光度计测定其吸光度并绘制标准曲线。测定被吸附溶液的吸光度,在标准曲线上找出金属离子对应的浓度并计算改性PAN纤维的吸附性能(以每克纤维吸附的重金属离子毫克数计)。
2 结果与讨论
因螯合纤维对重金属离子Cu2+的吸附受外界因素影响较小[5],故以对Cu2+的吸附性能来衡量改性PAN纤维的吸附性能,然后再推及到其他离子。
2.1 盐酸羟胺浓度对改性PAN纤维吸附性能的影响
pH值为7.0,70 ℃水浴温度下反应2 h,不同浓度盐酸羟胺改性的PAN纤维对Cu2+的吸附性能见图1。由图1可知,随着盐酸羟胺浓度的增加,改性PAN纤维对Cu2+的吸附性能先提高后降低,这是由于在一定范围内提高反应物浓度可以促进反应往正反应方向进行,适当提高盐酸羟胺的浓度可使其尽可能多地与腈纶上的氰基螯合得到偕胺肟基,具有较好的吸附功能;但盐酸羟胺浓度过高时,游离羟胺分子的扩散速度趋于定值,改性PAN纤维的力学性能被破坏,纤维柔软性变差,密度和硬度增大[2]。试验反应最佳浓度为30 g/L,结合参考文献[2]的结论,取中间值27 g/L为最佳浓度。
2.2 pH值对改性PAN纤维吸附性能的影响
在上述优化反应条件下,不同pH值条件下改性的PAN纤维对Cu2+的吸附性能见图2。由图2可知,随着pH值的增加,改性PAN纤维对Cu2+的吸附性能先提高后降低,最佳pH值为7.0。pH值是反应的重要环境条件,对改性PAN纤维的吸附性能影响较为明显,强酸性或强碱性条件均不利于螯合反应的进行,中性条件制得的纤维具有优良的吸附性能。pH值偏低,溶液中还有一部分盐酸羟胺,不利于反应的完全进行;pH值偏高,溶液中主要为游离的羟胺分子,其自身的稳定性差,易发生分解,而且其挥发性增大,不利于反应进行。
2.3 温度对改性PAN纤维吸附性能的影响
在上述优化反应条件下,不同水浴温度下改性的PAN纤维对Cu2+的吸附性能见图3。由图3可知,随着温度的升高,改性PAN纤维对Cu2+的吸附性能先提高后降低,最佳反应温度为70 ℃。这是因为温度过低无法提供足够的热量,反应难以充分进行;温度的升高有利于氰基与盐酸羟胺分子相互靠近,接触几率增大,反应充分进行;但温度过高会破坏纤维的力学性能,反而制约了改性PAN纤维的吸附作用[6]。
2.4 时间对改性PAN纤维吸附性能的影响
在上述优化反应条件下,不同反应时间改性的PAN纤维对Cu2+的吸附性能见图4。
由图4可知,随着反应时间的增加,改性PAN纤维对Cu2+的吸附先增加后降低,最佳反应时间为2 h。与温度对吸附反应的影响相似,时间过短反应难以充分进行,时间过长会破坏纤维的力学性能。
2.5 改性PAN纤维对其他离子的吸附及再生应用
2.5.1 吸附性能
在上述最佳条件下改性的PAN纤维在各重金属单离子溶液和多离子混合溶液中的吸附效果如下。
(1)改性PAN纤维在各重金属单离子溶液中的吸附性能见表1。
(2)改性PAN纤维在重金属多离子混合溶液中的吸附性能见表3。
从表1、表2可以看出:在单离子溶液里,改性PAN纤维对Cd2+的吸附效果最好,吸附量达55 mg/g;而在多离子混合溶液中,改性PAN纤维对Cd2+同样具有较高的吸附性能,说明Cd2+是改性PAN纤维优先选择吸附的重金属离子。
2.5.2 再生应用
再生PAN纤维在各种重金属单离子溶液中的吸附性能见表3。
由表3可知,再生改性PAN纤维表现出了良好的吸附性能,与再生前的吸附性能相近,纤维再生一定次数后,其分子链结构固定,外界应力对其影响不再显著,吸附再生只在纤维的特定官能团上进行化学反应,而对其物理强度影响很小,再生利用率高[7],可见在实际应用中纤维的重复使用是可行的。
3 结 论
(1)改性PAN纤维的最佳条件:21.2 g/L PAN纤维,27.0 g/L盐酸羟胺,pH值为7.0,温度70 ℃,反应时间2 h。
(2)改性PAN纤维对模拟电镀废水中的Cu2+,Zn2+,Ni2+,Pb2+ ,Cd2+均具有较好的吸附性能,其中对Cd2+的吸附效果最好,吸附量达55 mg/g;在多金属混合溶液中优先选择吸附Cd2+。
(3)改性PAN纤维再生效果良好,可重复利用。
摘要：为了寻求低价、环保的电镀废水处理方案,将廉价的聚丙烯腈(PAN)纤维与羟胺试剂反应对PAN纤维进行改性,使其上氰基螯合获得偕胺肟基纤维。通过改变各种改性条件,探讨了改性条件对PAN改性纤维在重金属单离子溶液和多离子混合溶液中吸附性能的影响。结果表明:最佳改性条件为21.2 g/L PAN纤维,27.0 g/L盐酸羟胺,pH值为7.0,70℃下反应2 h;改性PAN纤维对模拟电镀废水中的Cu2+,Zn2+,Ni2+,Pb2+,Cd2+等重金属离子均有较好吸附性能,其中对Cd2+吸附效果最好,吸附量为55 mg/g;在多离子混合溶液中优先选择吸附Cd2+;改性PAN纤维再生效果优良,可重复利用。
关键词：聚丙烯腈,羟胺试剂,改性纤维,废水净化,重金属离子,再生
参考文献
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[2]陶庭先,吴之传,赵择卿.螯合纤维的制备——聚丙烯腈纤维改性[J].合成纤维,2001,30(4):32～33.
[3]吴之传,汪学骞,陶庭先,等.螯合金属离子的腈纶纤维的制备及性能[J].纺织学报,2004,25(6):36～37.
[4]罗道成,刘俊峰,陈安国.改性聚丙烯腈纤维对电镀废水中重金属离子吸附的研究[J].材料保护,2005,38,(5):60～62.
[5]吕瑶姣,刘跃龙,张季爽.螯合纤维的合成及其吸附重金属离子的研究[J].环境与开发,2001,16,(2):23～24.
[6]陈国华,徐金瑞,吴绍祖,等.含偕胺肪基赘合纤维的制备及其吸附性能研究[J].华侨大学学报,1996,17(4):358～361.
