基于双膜法的化工含盐废水有机物吸附脱除研究

罗朝阳

（达州职业技术学院，四川达州 635001）

1 实验准备

1.1 试样与仪器

试样：X 工厂的高盐印染废水。 仪器：MT-5000 pH 计、 电处理仪器TOC 检测设备(MultiN/C2100S)、GC-MS (7890 A/5975C)；分光光度计(UV2550)、Thermo SCIENTIFIC A221、IKA KS 4000空气振摇器、研磨机。

1.2 实验方法

首先采用色度稀释法稀释含盐废水的色度，然后采用电导仪， 计算此时含盐废水的电导率，最后使用酸碱滴定法，中和含盐废水的pH 值。

根据废水水样指标制备催化剂， 将碳酸钡、氧化铝按照制定的质量配比用研磨机研磨并混合，混合后的物质放入煅烧装置中煅烧，设置标准的煅烧温度，连续煅烧120min 后放入冷却瓶进行冷却，冷却到与室温相近即可进行截取，作为后续实验的催化剂[1]。 接下来进行类芬顿处理，在250mL 的烧瓶中， 利用IKA KS 4000 空气振摇器进行振摇，充分反应后加入催化剂和水，用保鲜膜封装，并持续振摇，接下来加入X 工厂的高盐印染废水，进行处理。

在X 工厂的高盐印染废水处理过程中，先是在锥形瓶中加入X 工厂的高盐印染废水，并在高盐废水中加入指定数量的吸附剂，将锥形瓶放置在振动摇床中，使其持续吸附1h，观察吸附时间，在吸附结束时取出并过滤，检测此时的滤液[2～4]。有机物脱除率计算公式如下（1）所示。

公式（1）中，C0为初始有机物含量mg/L；Ct为吸附后有机物含量mg/L。

吸附容量计算公式如公式（2）所示。

公式（2）中，m 为吸附剂的用量，采用蒸发浓缩、蒸发结晶的方式制备结晶盐，通过检验结晶盐此时的品质来验证使用双膜法进行吸附时有机物的脱除效果。 将吸附后的废水利用量杯导入结晶器中，持续加热并不断搅拌，使其结晶[5]。 蒸发结束后，产生的结晶体将进行过滤，得到氯化钠结晶盐，将得到的结晶盐放置到烘干机中进行烘干，取出烘干后的晶体，检测该晶体成分。

在高盐印染废水处理后，应用TOC 检测设备(MultiN/C2100S)进行水质分析，上述反应停止后，将高盐废水经过滤膜储存于样瓶中，添加氨气作为检测载气进行水质分析，选用milli-QAdvantageA10 超纯水仪制备及对相应的反应溶液进行分析，得出后续的实验结果。

2 结果与分析

该印染废水呈褐色偏黄状态，较清澈，pH 值为2.55，呈酸性状态，使用电导仪检测此时的电导率数值，得出此时印染废水的电导率为98.54mS/cm，TDS 器检测数值为68647mg/L， 密度为1.054g/mL。 氯离子和硫酸根含量分别是38564mg/L 和2087mg/L，硝酸根、钙离子、镁离子、SS 的含量分别为520mg/L、241mg/L、117mg/L、483mg/L。 废水中还含有COD 和TOC。 主要包括2-二氢-2，2，4三甲基喹啉、2-乙基-1H 吡咯并吡啶、1，3-二氢、4 二胺苯、N-(2-氯乙烷基)-N-乙基苯胺、1，3，3-三甲基-2-氧2H 吲哚、2，3，3-三甲基3H 吲哚、1、N，N-二乙基苯胺、N，N-二甲基-1 苯酚等。

实验选取的吸附剂有两种，第一种是活性炭吸附剂；第二种是活性焦吸附剂。 活性炭吸附剂的颗粒较小，呈椭圆状，且颜色较黑，活性焦吸附剂的颗粒较大，呈棕色。 活性炭在吸附添加量为20～25g/L 时其对有机物的脱除率比活性炭低，证明活性炭的有机物吸附脱除率远高于活性焦的吸附脱除率，达到了48%以上，因此本文选用活性炭吸附剂进行吸附。

原始废水中的4 三甲基喹啉（6.23mg·L-1）含量最高， 其次是2-乙基-1H 吡咯并吡啶（4.021mg·L-1），N-(2-氯 乙 烷 基)-N-乙 基 苯 胺（0.65mg·L-1）的含量最低，在得到原始废水中有机物含量之后，开始进行活性炭的第一次吸附。

经过活性炭吸附后的印染废水颜色浅了很多，且整体清澈度偏高，在常规条件下，将印染废水蒸发浓缩，由于检测到的印染废水体系中以钠离子、氯离子、硫酸根为主，因此可以将其简化为三元体系， 用三元水盐体系相图进行分析如图1所示。

图1 三元水盐体系相图

如图1 所示：CEF、BDE、BCE 分别为氯化钠、硫酸钠、氯化钠与硫酸钠的共晶区，ADEF 为液相区。 E 呈现共振状态，P 则为原废水点，进行蒸发浓缩后，该体系中的P 沿AP 方向运动。 P 运动到K 点时，会进入氯化钠结晶区，因此蒸发终点取K点。 将经过活性炭吸附剂吸附后的废水，蒸发浓缩，观察此时有机物的变化情况，分析此时废水的成分，可以得出经过吸附后废水中的有机物含量如表1 所示。

表1 吸附后废水中的有机物含量

通过表1 数据可以看出：吸附后N-二甲基-1苯酚的含量最低，N-二乙基苯胺、3-三甲基3H 吲哚、2-乙基-1H 吡咯并吡啶、4 三甲基喹啉的含量仍然较高， 但废水中有机物含量明显的下降，说明使用活性炭吸附能够达到降低印染废水中有机物的目的。

继续使用活性炭吸附，将吸附后的溶液蒸发结晶，制得的氯化钠检测结果如表2 所示。

由表2 可知：此时氯化钠的质量分数达到了98.67，其钙含量、镁含量、硫酸根含量均较少，证明此时的结晶盐可达到精制工业盐要求。

表2 氯化钠检测结果

3 结论

分析了高含盐量、 高有机物的印染废水成分，根据检测到的废物组成含量，设计吸附试验，通过吸附试验去除有机物，采用蒸发浓缩和蒸发结晶制造结晶盐。 检测结晶盐的成分从而确认吸附过程中有机物的去除效果。

由去除效果可得，此时的印染废水含盐量最高，达到了7%，组成成分包括氯化钠和硫酸钠。其有机物含量高，种类复杂，主要有吲哚和苯胺。其次， 蒸发过程中冷凝液的有机物主要是吲哚。吸附过程中有机物去除率达45%以上，吸附量达70mg/g(TOC)以上。 除此之外，氯化钠结晶盐产品可通过吸附、蒸发、结晶、溶解、吸附、重结晶路线生产，得到的结晶盐可达到工业精制盐的要求。

综上所述，使用双膜法进行工业含盐废水中有机物的吸附脱除可以保护环境，实现可持续发展， 得到的氯化钠结晶盐可达到精制工业盐要求。 对延长废水处理电极，增加废水处理效率有重要意义。