明矾－壳聚糖复合絮凝处理含油废水的研究

王卓宸



明矾－壳聚糖复合絮凝处理含油废水的研究

王卓宸

（中信集团有限公司海外事业部，河南 洛阳 471000）

利用无机絮凝剂明矾和有机絮凝剂壳聚糖复合作用对含油废水进行絮凝处理。对影响絮凝过程的主要因素，如温度、溶液pH值、絮凝剂用量及复合絮凝剂配比进行了实验研究，结果表明：最佳絮凝条件为温度40 ℃和pH值6～7，复合絮凝剂明矾: 壳聚糖配比为3∶1，絮凝剂用量为0.5 g/L时，絮凝效果最好。处理后的含油污水澄清度高，除油率可达到97%。

含油废水；复合絮凝剂；明矾；壳聚糖

工业生产排放的含油废水成分复杂，种类繁多，处理难度大。由于技术的限制和管理的落后，大量含油废水未经处理直接排入水体，造成极大的环境危害和社会危害。近年来，絮凝法处理含油废水在国内外有了越来越多的应用[1, 2]，采用的絮凝剂也多种多样[3-5]。其中，壳聚糖和明矾是具有代表性的有机和无机絮凝剂[6, 7]，壳聚糖是天然有机物，具有无毒无害，用后无二次污染的特点，明矾因其来源广，成本低，是工业上广泛使用的原料。本文以壳聚糖和明矾为絮凝药剂，对炼油厂排放的含油污水进行处理，寻求最佳实验条件，以期达到理想的处理效果。

1 实验部分

1.1 实验用废水

实验用废水为某炼油厂排放的污水，污水中各种污染物的具体指标如表1所示。

表1 含油废水指标

1.2 实验用絮凝剂

有机絮凝剂壳聚糖制备：用体积分数1%的乙酸溶液制成质量分数1%的壳聚糖溶液，充分溶胀24 h后使用。

无机絮凝剂明矾制备：用去离子水配制成质量分数为1%的明矾溶液备用。

1.3 实验方法

采用间歇实验方法，每组实验使用多个相同的试管进行平行实验，试管容积50 mL（加入原液量30 mL），管口配有胶塞，按要求加入絮凝剂后用拇指按住胶塞上下颠倒数次，保证絮凝剂与废水充分混合。

根据考察条件，分别进行了以下实验：

（1）温度条件试验，实验温度分别为30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃；

（2）酸度条件试验，原液pH值分别为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0和7.0；

（3）絮凝剂用量试验，复合絮凝剂配比为1比1，用量分别为0.5、1、1.5、2、4、6和8 mL；

（4）复合絮凝剂配比试验，明矾与壳聚糖絮凝剂的比例分别为1﹕3、3﹕5 、5﹕3和3﹕1。试验完毕后，取出澄清液进行测试。测试项目包括：含油量、有机物含量和上清液浊度。

1.4 测试指标

实验中分析测试的主要项目及仪器见表2。

表2 分析测试指标及方法

2 结果和讨论

2.1 温度对明矾－壳聚糖絮凝效果的影响

各取30 mL原液在4个试管中进行平行实验，调解溶液pH值为6，用水浴加热的方法把试管分别加热到30、40、50、60 ℃，然后向每个试管中加入壳聚糖絮凝剂和明矾絮凝剂各1 mL，振荡试管，使液体均匀混合，然后静置，观察现象。充分反应后，抽出试管中的絮团，对澄清液进行测量，结果如表2所示。

表2 不同温度下的澄清液测试指标

2.2 pH值对明矾－壳聚糖絮凝效果的影响

各取30 mL原液在7个试管中进行平行实验，用稀硫酸调节pH值，分别为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0，向各试管中加入配比为1﹕1的明矾－壳聚糖复配絮凝剂2 mL，振荡试管，使液体均匀混合，静置观察现象。充分反应后，对澄清液进行测量。

由实验现象可知，反应结束后pH值为1.0、2.0以及6.0和7.0时溶液澄清度较高，pH值为3.0、4.0、和5.0的试管中溶液较浑浊。分析其原因是浓度较大的硫酸具有破乳作用，pH较低的污水中的油通过破乳从水中分离出来，而当溶液接近中性时，壳聚糖和明矾的絮凝澄清能力发挥主要作用。对澄清液的含油量和有机物含量进行了测试，结果表明，在考察的溶液pH范围内，油的去除率均超过96%，对有机物的去除效果也大致相同，综合分析，确定pH值为6.0~7.0为适宜的反应条件。

图1 不同pH值时絮凝实验现象

(从左至右pH值从1.0增加至7.0)

2.3 明矾－壳聚糖絮凝剂用量对絮凝效果的影响

各取30 mL原液在7个试管中进行平行实验，调节溶液pH值为6.5，温度为40 ℃，向各试管中加入配比为1﹕1的明矾－壳聚糖复配絮凝剂，加药量分别为0.5、1、1.5、2、4、6和8 mL，振荡试管，使液体均匀混合，静置观察现象。充分反应后，对澄清液进行测量。

反应完成后澄清液的透光值和溶液中有机物含量随絮凝剂用量的变化分别如图1和图2 所示。由图1可知，当絮凝剂用量在1.5 mL以上时才能得到较高的溶液澄清度，这是因为加药量较少时，絮凝剂的作用不能将含油污水中的油滴及杂质完全去除，废水中仍含有大量杂质，因此依旧浑浊。而当絮凝剂用量过大时，澄清度反而下降，这是因为过量的絮凝剂会产生胶化现象，失去絮凝作用。图2所示为澄清液中有机物含量随着絮凝剂用量的增加而增大，这是因为壳聚糖絮凝剂本身也是有机物质，过量的絮凝剂溶解于溶液中，使有机物含量增加。综上所述，絮凝剂用量为1.5 mL，即每升污水中加入0.5 g复配絮凝剂为适宜用量。

图2 絮凝剂用量对透光值的影响

图3 絮凝剂用量对有机物含量的影响

2.4 明矾－壳聚糖絮凝剂配比对絮凝效果的影响

各取30 mL原液在4个试管中进行平行实验，调节溶液pH值为6.5，温度为40 ℃，复合絮凝剂用量为1.5 mL/30 mL原液，明矾与壳聚糖用量配比分别为1∶3 、3∶5 、 5∶3 和 3∶1，振荡试管，使液体均匀混合，静置观察现象。充分反应后，对澄清液进行测量，结果如表3所示。

表3 不同絮凝剂配比的澄清液测试指标

由表可知，当明矾：壳聚糖配比为1∶3时溶液透光值较低且有机物含量较高，这是因为当加入壳聚糖絮凝剂用量较多时，容易导致胶化现象，影响絮凝效果，同时过量的壳聚糖会溶解于水中增加有机物的含量。明矾的絮凝机理在于它是无机电解质，在水中可电解出三价铝离子，利用离子中和和压缩双电层原理，使油滴和杂质颗粒脱稳；同时壳聚糖利用高分子架桥机理，在其活性机团上吸附脱稳后的杂质颗粒和大分子胶体，不断聚集生长后，形成絮体从溶液中分离。从实验数据可知，适宜的明矾与壳聚糖絮凝剂的用量配比为3∶1。

3 结论

利用无机絮凝剂明矾和有机絮凝剂壳聚糖复配可以有效的处理含油污水。最佳絮凝条件为温度40 ℃和溶液pH值6～7，复合絮凝剂明矾: 壳聚糖配比为3∶1，絮凝剂用量为0.5 g/L时，絮凝效果最好。处理后的含油污水澄清度高，除油率可达到97%。

［1］ 杨晓伟, 汪洋, 刘秀生，等. 含油污水处理技术研究进展 [J]. 能源化工, 2016, 37 (4): 83-88.

［2］ 陈伟, 王祎昱, 譚琴，等. 船舶含油污水的破乳絮凝处理研究[J]. 工业水处理, 2016, 36 (2): 25-29.

［3］ 徐海民, 吴华. 油田污水处理絮凝剂的研究进展[J]. 内江科技, 2009, 8: 15-16.

［4］李俊生. 絮凝剂在含油污水处理中的研究与应用[J]. 油气田地面工程, 2008, 3: 50-51.

［5］ 陶宇, 吕挺, 傅可晶，等. 絮凝剂在乳化油污水处理中的研究进展[J].山东化工, 2016, 45 (3) : 130-133.

［6］丁仕强.壳聚糖复合絮凝剂处理含油废水[J]. 过滤与分离, 2009, 19 (4):13-15.

［7］刘红, 方月梅, 向慧敏, 等. 明矾-聚丙烯酸破乳除油机理分析[J].环境科学与技术, 2006, 29 (4): 27-28+39.

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，河南许昌人，2015 年毕业于英国利兹大学机械工程专业，研究方向：机械工程。