申请日2013.03.01
公开(公告)日2014.09.03
IPC分类号C02F1/52; C02F1/36; C02F1/28
摘要
本发明名称为超声-混凝耦合技术处理活性染料废水的方法，属于环境科学与技术领域。活性染料具有优良的亲水性能，使其成为印染废水中较难除去的一类染料，氢氧化镁混凝法由于操作简单、费用低而被广泛采用，但是存在形成絮体粒度小，沉降速度慢的缺点。本发明需要解决的技术问题是提供一种高效去除活性染料废水的方法，弥补现有技术絮体粒度小、沉降速度慢的缺陷。其主要原理是超声诱导氢氧化镁快速成核并于活性染料结合形成絮体，同时超声二次过程改善絮体表面性能，使破碎絮体能够重新长大并快速沉降。
权利要求书
1.一种活性染料废水的去除方法，为镁盐在碱性废水中首先生成氢氧化镁，利用氢氧化镁去 除活性染料。其特征是采用超声和混凝耦合过程在连续混凝反应器中实现上述过程。具体 过程如下：
1)将镁盐配制成一定浓度的水溶液，用计量泵一定流速和角度喷入快速混合池中。
2)利用超声诱导和空化作用对混凝絮体进行干扰，经过絮体长大和沉淀过程将活性染料 去除。
2.权利要求1所述的连续混凝反应器是由一个快速混合池，一个混凝池和一个沉淀池组成。 活性染料废水在上述反应器中完成混凝剂反应、絮体长大、沉降去除过程。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征是：混合池的停留时间为10-120s，转速为 150-600rpm。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征是：混凝池的停留时间为5-30min，在沉淀池内的 停留时间为10-120min。
5.根据权利要求1的方法，其特征是：所说的镁盐为氯化镁水溶液，浓度为30-500mg/L， 碱性活性染料废水的pH值在9.5-13之间。
6.根据权利要求1的制备方法，其特征是：超声波的频率为20-100kHz、功率为10-150W， 超声时间为5-500s。
说明书
超声-混凝耦合技术处理活性染料废水的方法
技术领域
本发明涉及一种活性染料废水的去除方法，特别涉及一种采用物理化学方法对活性染料废水脱色，属 于环境科学与技术领域。
背景技术
活性染料又称反应性染料(reactive dyes)由于色谱齐全，匀染性好，成本低廉且使用方便等优点 广泛用于棉、毛、丝及尼龙等多种纺织品的染色。另一方面活性染料具有优良的亲水性能，使其成为印染 废水中较难除去的一种染料，长期以来得到人们的关注。活性染料废水处理方法包括混凝、吸附、膜分离、 高级氧化、生物法等，单一处理技术往往很难达到处理要求。我国在2009年颁布的《纺织染整工业废水 治理工程技术规范(HJ471-2009)》中也明确提出，根据各类废水的特点可以采用物化-生化处理等不同技 术组合。其中混凝技术由于操作费用低、处理效果明显，无论是在预处理、后处理还是作为主要处理技术 一直被广泛采用。
在混凝过程中，混凝剂的选择与使用是关键因素之一。镁盐作为混凝剂近年来受到世界各国研究人员 的重视。镁盐在碱性条件下会生成氢氧化镁沉淀，由于氢氧化镁表面带有正电荷和较大的比表面积能够去 除活性染料而达到脱色的效果。Tan等人利用氯化镁在pH为10.5-11的碱性条件下生成的氢氧化镁去除活 性染料(Levafix Brilliant Blue BBRA)，处理效果明显好于硫酸铝和聚合氯化铝，脱色率达到90%以上。 山东大学高宝玉教授等人采用氯化镁和氢氧化钙体系产生的氢氧化镁为混凝剂对6种染料废水(含4种活 性染料和2种分散染料)进行脱色研究，讨论了溶液pH值，混凝剂投加量等因素的影响，同时与硫酸铝、 聚合氯化铝(PAC)、硫酸亚铁等混凝剂进行比较，结果表明镁盐体系的脱色效果优于其它混凝剂。E1-Gohary 等人研究了氢氧化镁对活性染料和分散染料的脱色性能，在氯化镁投加量120mg/L的碱性条件下，达到了 脱色率100%和COD去除率40%的效果。中国科学院生态环境研究中心栾兆坤等人利用氯化镁/赤泥去除活 性蓝-KBR等染料废水取得很好的效果，脱色率达到98%，明显优于聚合氯化铝/赤泥、聚合氯化铝/氢氧化 钠体系的脱色效果。同时研究人员发现，采样氢氧化镁混凝过程时，絮体粒度较小，沉降速度较慢。
超声波是指频率比人耳所能听到的频率范围更高(>16kHz)的弹性波，具有能量集中、穿透力强、简洁、 高效、无二次污染等特点。当一定频率超声波作用于溶液时，液体中的微小气泡在超声波负压周期增大， 又在相继而来的正压周期被压缩而崩溃，这时产生空化气泡，气泡崩溃会产生高温高压，同时伴有冲击波 和射流。这个过程产生的高温高压可以打开组合力极强的化学键。
近年来，超声技术作为一种新型水处理技术，其利用超声空化效应可将水中难降解有机污染物分解为 无毒小分子或无机物，降解速度快，操作简便，还可以与其他水处理技术联合使用，其在污水处理中的作 用不容忽视。在超声波与混凝耦合作用下，超声对氢氧化镁成核有促进作用，同时超声波又可以分散絮体。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种高效去除活性染料废水的方法，弥补现有技术絮体粒度小、沉 降速度慢的缺陷。其主要原理是超声诱导氢氧化镁快速成核并于活性染料结合形成絮体，同时超声二次过 程改善絮体表面性能，使破碎絮体能够重新长大并快速沉降。
本发明的方法包括如下步骤：
1)镁盐溶液的配制;
2)超声诱导氢氧化镁成核过程;
3)活性染料与氢氧化镁絮体形成和长大;
4)活性染料的去除。
本发明采用氯化镁作为原料，其浓度在30-500mg/L;碱性活性染料废水的pH值在9.5-13之间。在废 水温度为10-50℃的条件下，将镁盐溶液用计量泵打混凝装置的快速混合器，快速搅拌10-120s，然后慢 速搅拌5-30min，在沉淀池中沉淀10-120min;超声波分别在快速混合池和混凝池中开启;通过絮体长大 后沉淀过程去除活性染料。
本发明的方法具有十分显著的优点：1)原料来源广泛，对纯度要求不高，可以采用海水淡化后的浓 盐水也可以采用工业氯化镁;2)针对碱性废水不必调整pH值可以直接投药，生成氢氧化镁;3)氢氧化 镁表面带正电荷并具有较大的比表面积，吸附能力强;4)混凝反应速率快，可以缩短处理时间;5)氢 氧化镁可以回收利用。