大孔树脂预处理在染料废水资源化处理中的实验研究

门 振，王 鹏，曹倩倩

(1.山东京博控股股份有限公司，山东 滨州 256600；2.京博农化科技股份有限公司，山东 滨州 256600；3.博兴县环境保护局，山东 滨州 256600)

大孔树脂预处理在染料废水资源化处理中的实验研究

门 振1，王 鹏2，曹倩倩3

(1.山东京博控股股份有限公司，山东 滨州 256600；2.京博农化科技股份有限公司，山东 滨州 256600；3.博兴县环境保护局，山东 滨州 256600)

我国是染料生产大国，染料生产过程中产生大量废水，染料废水具有组分复杂、色度高、COD浓度高、悬浮物多、水质及水量变化大、含多种有机物成分。现有的染料废水常规处理常用工艺方法以中和法、蒸发法、高级氧化法和物理化学法等，但这些方法都产生大量危废，增加企业运行成本，对环境产生二次污染。本文以大孔树脂预处理染料，处理后废水再经过中和、抽滤，对染料废水进行资源化处理进行实验研究。通过实验研究表明：以大孔树脂吸附预处理后的染料废水，最佳实验条件为以2BV/h流速，最大处理量为8BV条件下，该染料COD去除率92%、色度基本为无色，废水再经过中和、抽滤后可得到含量98%以上的硫酸钙，采用DMF做脱附剂，树脂可多次再生重复利用。因此说明大孔树脂对染料废水的资源化预处理可行性较高，为后续工程设计提供了工艺参数选择和运行依据。

染料废水；大孔树脂；COD

我国是染料生产大国，随着染料生产的发展，其产生的环境问题也越来越突出，其中染料废水的处理一直是人们的研究重点，染料生产过程中产生大量酸性废水。废水组分复杂、含酸量较大、色度高、COD浓度高，因此处理难度较大。为了解决染料废水污染严重的问题。经过对水质充分考察后，本文拟采用大孔树脂预处理染料废水，再经过中和、抽滤，对染料废水进行资源化处理进行实验研究。探究工业路线的可行性，通过测定预处理后废水水质及中和、抽滤后硫酸钙含量进行实验分析，为后续深入研究提供工艺参数选择和运行依据。

1 实验部分

1.1 实验仪器与药剂

COD恒温加热器、COD瓶、50 mL具塞比色管、滴定管、搅拌器、树脂吸附柱800 mL、真空泵、烘箱、冷凝管、锥形瓶等玻璃器皿。

重铬酸钾、邻菲罗啉、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、浓硫酸、硫酸银、硫酸汞、氢氧化钠、盐酸、甲基红指示液、氢氧化钾、三乙醇胺、钙试剂、乙二胺四乙酸二钠(以上试剂均为分析纯)。

1.2 测试指标和测试方法

CODcr：重铬酸钾氧化法；色度：稀释倍数法；硫酸钙含量：按照GB 1886.6-2016中A4要求测定。

1.3 实验装置

实验装置包括树脂吸附过滤系统、中和搅拌装置、抽滤烘干装置等。

1. 进水容器；2. 蠕动泵；3. 烧杯；4. 树脂柱 图1 树脂吸附过滤实验小试装置

实验进水：某染料企业生产废水包括滤饼压滤水及水洗水，水质见表1。

表1 进水水质

实验树脂：某树脂生产厂家生产的大孔径吸附树脂。

1.4 实验方法

1.4.1 树脂吸附实验

将一定量的树脂装入800 mL树脂柱中，取一定量的染料废水，通过蠕动泵控制废水的流速由上往下通过树脂柱，收集树脂吸附后的流出液，并取样检测COD值及废水的色度。

1.4.2 中和、抽滤实验

取一定量树脂吸附后的废水加入1000 mL的烧杯中，缓慢加入氢氧化钙中和，调节pH值为7，过滤的硫酸钙固体在160℃的烘箱烘干后测定硫酸钙含量。

1.4.3 树脂再生实验

首先用控制一定流速的自来水迅速通过树脂柱，将树脂柱中残留废水置换出来，然后用DMF以一定流速通过树脂柱；再用清水洗柱，备用。

2 实验分析及结果

2.1 大孔径树脂预处理可行性实验分析

将450 mL的树脂装入800 mL树脂柱中，取一定量的废水，通过蠕动泵控制废水的流速为900 mL/h(2BV/h)由上往下通过树脂柱，收集树脂吸附后的流出液，并取样检测COD值。实验结果如图2所示。

图2 大孔径树脂预处理可行性实验结果图

由图2可以看出，在以两倍流速处理废水时，过滤后的废水COD值在初期大幅度降低，在过滤废水总量为5400 mL时COD值基本低于300 mg/L，且随着水量的增加COD值上升幅度较小，出水基本为无色，说明在一定废水量时，大孔树脂吸附性较好，吸附量较高，但随着过滤水量的增加，废水COD值幅度增加，在过滤量达到8100 mL时废水COD值达到950 mg/L，因此选取该大孔树脂最大吸附量为8倍树脂量(8BV)，即吸附废水量为7200 mL时，COD去除率达到92%以上，在此用量时，用大孔树脂吸附预处理该染料废水可行性较高。

2.2 不同流速对中和抽滤后硫酸钙含量的影响实验研究

由上述实验得到的最大吸附量，将450 mL的树脂装入800 mL树脂柱中，取7200 mL废水，分别通过蠕动泵控制废水的流速为450、900、1350 mL/h由上往下通过树脂柱，收集树脂吸附后的流出液，取一定量树脂吸附后的废水加入1000 mL的烧杯中，缓慢加入氢氧化钙中和，调节pH值为7，过滤的硫酸钙固体在160℃的烘箱烘干后测定硫酸钙含量。

图3 不同流速对中和抽滤后硫酸钙含量的影响实验研究

由图3我们可以看出，不同流速对树脂吸附处理后的染料废水影响较大，废水经吸附过滤、中和抽滤烘干后硫酸钙含量与流速呈直接关系，随着流速的增加，硫酸钙含量逐渐降低，在450 mL/h时中和抽滤后硫酸钙含量为99.6%，达到了GB 1886.6-2016中硫酸钙含量的要求，但随着流速的增加，当以1350 mL/h由上往下通过树脂柱时，中和抽滤烘干后硫酸钙含量仅为93.2%，因此说明流速对硫酸钙含量影响较为明显，综合考虑实际工程设备应用，选用2倍树脂体积流速(2BV/h)对该染料废水进行预处理，效果较好。

2.3 DMF脱附树脂再生利用对处理效果的影响

将450 mL的树脂装入800 mL树脂柱中，取7200 mL废水，分别通过蠕动泵控制废水的流速为900 mL/h由上往下通过树脂柱，收集树脂吸附后的流出液，取废水进行COD的测定并进行中和抽滤实验测定硫酸钙含量。吸附后的树脂首先以900 mL/h的自来水迅速通过树脂柱，将树脂柱中残留废水置换出来，然后用900 mL DMF以450 mL/h流速通过树脂柱对树脂柱进行脱附清洗，完成后重复废水吸附实验，多次重复实验结果如图4所示。

图4 DMF脱附树脂再生利用次数对处理效果的影响

由图4可以看出，用900 mL DMF以450 mL/h流速通过树脂柱对树脂柱进行脱附清洗，脱附后树脂再次利用，对该染料废水进行吸附处理，效果良好，多次吸附脱附后，对该废水处理效果影响较小，吸附后的废水COD值基本稳定在700 mg/L左右，废水经中和、抽滤烘干后硫酸钙含量基本高于98%，说明以DMF 450 mL/h流速对树脂柱进行脱附清洗，脱附后树脂再次利用效果较好。

3 结论

(1)实验证明该大孔树脂最大吸附量为8倍树脂量(8BV)，即吸附废水量为7200 mL时，在此用量时，COD去除率达到92%以上，用大孔树脂吸附预处理该染料废水可行性较高。

(2)不同流速对树脂吸附处理后的染料废水影响较大，废水经吸附过滤、中和抽滤烘干后硫酸钙含量与流速呈直接关系，在450 mL/h时中和抽滤后硫酸钙含量为99.6%，达到了GB 1886.6-2016中硫酸钙含量的要求，综合考虑实际工程设备应用，选用2倍树脂体积流速(2BV/h)对该染料废水进行预处理，效果较好。

(3)以DMF为脱附剂，流速控制在450 mL/h对树脂柱进行脱附清洗，脱附后树脂多次利用效果较好。

[1] 吕 路,刘福强,陈金龙,等.树脂吸附法处理1,2-重氮氧基萘-4-磺酸生产酸析母液废水的研究[J].南京大学学报(自然科学版),2001,37(6):735-742.

[2] 乐清华,吴 凡,徐菊美,等.大孔树脂吸附苯肼的静态相平衡研究[J].离子交换与吸附,2004,20(2):158-164.

[3] Anna M C,Robert C A,David M B.Evaluation of a MBR-RO system to produce high quality reuse water:Microbial control,DBP formation and nitrate[J].Water Research,2005,39(16):3982.

[4] Qin J J,Kekre K A,Tao G,et al.New option of MBR-RO process for production of NEWater from domestic sewage[J]. Journal of Membrane Science,2006,272(1-2):70-77.

(本文文献格式：门 振，王 鹏，曹倩倩.大孔树脂预处理在染料废水资源化处理中的实验研究[J].山东化工,2017,46(15):169-170,172.)

Experimental Study on Pretreatment of Macroporous Resin in Dye Wastewater Recycling

MenZhen1,WangPeng2,CaoQianqian3

(1.Shandong Jingbo Holdings Co.,Ltd.,Binzhou 256600,China;2.Jingbo Agrochenicals Technology Co.,Ltd.,Binzhou 256600,China;3.Boxing Environmental Protection Bureau,Binzhou 256600,China)

China is a dyestuff producer,the dye production process produces a lot of waste water,dye wastewater has a complex composition,high color,high COD concentration,suspended solids,water quality and water changes,with a variety of organic ingredients. The existing methods of conventional treatment of dye wastewater are neutralization method,evaporation method,advanced oxidation method and physical chemistry method,but these methods have produced a lot of waste,increase the operating cost of the enterprise,and cause secondary pollution to the environment. In this paper,pretreatment of dyes with macroporous resin,after treatment and then through the neutralization,filtration,the dye wastewater treatment for experimental study. The optimum experimental conditions were as follows: the rate of 2BV/h flow rate and the maximum treatment rate were 8BV,the COD removal rate of the dye was 92%,and the chroma was basically colorless. The results showed that the dye removal rate was 92%,Waste water and then through,after filtration can be obtained more than 98% of the content of calcium sulfate,using DMF as desorbent,resin can be recycled several times. Therefore,it is shown that the macroporous resin has high feasibility for resource pretreatment of dye wastewater,and provides the basis for selecting and operating the process parameters for the subsequent engineering design.

dye wastewater;macroporous resin;COD

2017-06-20

门 振(1978—)，男，山东枣庄人，工作于山东京博控股股份有限公司，现任产业政策研究室主任，主要从事化工合成、农药药效生物测定、农业产业政策研究等。

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1008-021X(2017)15-0169-02