乳化液破乳实验.docx

乳化液破乳实验.docx

《乳化液破乳实验.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《乳化液破乳实验.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

乳化液破乳实验

乳化液破乳实验

————————————————————————————————　作者：

————————————————————————————————日期：

乳化废水处理实验方案

一、乳化液破乳实验

（1）目的:

通过实验确定混凝气浮破乳的最佳参数，例如：

混凝剂的投加量、助凝剂的投加量、pH值等。

（2）实验过程：

此次试验的原水来自XＸＸXＸXXＸＸ有限公司的乳化液废液,其水质的主要指标:

COＤ　XXＸ

1０４ｍg／L、ＳS:

mg/L、pH值　左右、BOＤ5ｍg／Ｌ。

1．混凝剂投加量的确定

此次实验采用的混凝剂是PAＣ，即聚合氯化铝。

选用的浓度为10０g/Ｌ。

调整水样的PH值为最佳值，向水中滴加PAC,在滴加的过程中需要缓慢的搅拌直至出现矾花为止。

然后，静止1０分钟,取上清液测量ＣODｃr,计算CＯDｃr的去除率,去除率越大，混凝的效果就越好。

实验步骤:

选择八个100ml的烧杯,在烧杯中加入1０0ｍl的原水,调节其pＨ值在8左右，向其中滴加不同量的PAC,缓慢搅拌。

静置１0分钟,分离出下层清液。

测量CODcr,计算COＤcr的去除率,去除率越大就是混凝效果最好的,这样就可以确定最佳投药量,测量效果如图３

图1PAC投加量与ＣＯD去除率的关系

由图1可知，在pH值一定的条件下,可以随着混凝剂加入量的逐渐增大，而当混凝剂加到一定量时，COＤｃｒ的去除率反而上升，上层的清液也逐渐变得混浊。

这是由于加入的聚合氯化铝逐渐溶解分散到溶液中去。

又有铝离子带有部分正电荷，而乳化液大多数都含有阴离子表面活性剂。

这样，会通过压缩双电层，吸附点中和,吸附架桥，网捕作用达到凝聚，絮凝的效果。

随着混凝剂量的逐渐增大,这四种混凝作用的效果也逐渐增强,直至达到最佳效果，再过量地加入混凝剂,溶液中存在过量的铝离子,产生水解,将会形成胶体，再次达到胶体的稳定，使CODｃｒ值有些许升高的现象。

所以，在混凝的过程中要严格控制混凝剂的投加量。

由此次试验可以确定:

１00ml原水加６ｍl的ＰＡC（浓度为10０ｇ/L）混凝效果最佳。

2．pH对混凝效果的影响

实验步骤：

分别取９份100ｍＬ的原水,分别调节pH值为5．５、6.0、6．5、7.0、７.5、8．０、8.5、9．0、９.5，均加入６mｌＰAC（最佳投加量），搅拌，静置10分钟,分离出清液,测定其pH值，并测量CＯD。

见图２：

图2　pH值与COD去除率的关系

由图２可知，在pH在8．5左右的时候，投加6ml的PAC时，COＤ的去除率最好，混凝效果达到最好。

可见,pH值对混凝效果的影响很大。

所以在混凝过程中应控制pH值8.5左右。

3．助凝剂投加量的确定

此次实验所采用的助凝剂是PAM,即聚丙烯酰胺，选用的浓度为2g/Ｌ。

取6个250ｍl的烧杯,加入１０0ml的原水,再向其中加入6ｍl的PＡC，搅拌。

向其中分别加入０.5ｍl、1ml、1.5mｌ、２ml、2．5ml、3．0ml的PＡM,搅拌。

静止１0分钟。

取上层清液，测量COＤ,计算CＯD的去除率。

见图3

图3PＡＭ投加量与COＤ去除率的关系

由上图可知,当PAM的投加量为ml时，COD的去除率,混凝效果最佳。

可见,　

2、乳化液深度处理实验-芬顿实验

　　Fentｏn　试剂即过氧化氢与亚铁离子的结合,　是一种特效氧化剂，其氧化电极电位高达　2ﻩ.80V;　Fen2ton试剂催化氧化用于工业废水处理已有三十年历史,他最早用于处理苯酚和烷基苯废水　[1]　。

该氧化剂具有极强的氧化能力,适用于难降解有机废水的处理，而且对那些有毒有机物和三致物[2]　具有很好的分解能力。

近年来,有关Feｎｔon试剂处理有机废水的研究较多　,如纺织印染废水[3　],　有机合成芳胺废水［4]等。

日本在这方面已有部分专利面世[1]。

本文就机械加工清洗产生的乳化废水的氧化实验作详细介绍。

1．实验部分

1）废水来源

本实验采用的乳化废水是　废液。

ＣOD　浓度为20000　～1０000０mg／L;试验　COＤ50540ｍg/L,试验用原水pH值9.３５；

2）试剂及测试方法

　双氧水、绿矾　（硫酸亚铁）用水等为分析纯试剂,CＯD　采用标准法测定　,

3）实验方法

　水样10０mＬ于25０ｍL三角烧瓶,用硫酸调节原水ｐH值,投加绿矾后，加入双氧水　，置于摇床内振荡　,振荡速度　200ｒ／　min　,　反应完成后静置　30min

取样。

2．实验结果与讨论:

　影响有机物去除的重要因素有双氧水投量,原水pH值　,　反应时间等;本实验针对这四方面考察了Fｅntｏn氧化反应规律;为求得最佳反应条件,首先考虑三因素三水平正交实验。

（　见表1）

3．正交实验结果分析:

双氧水投量选择50　%、100%、１5０　%Qｔh（Qth　为与CＯD表征的有机物氧化化学当量;　Fe　2+投量不仅与双氧水量有关还与原水种类有关,由条件预备实验确定出较佳的　Fe2＋投量接近0.1　COＤ　,即Fe２＋　/Ｈ2O2为1∶　２0　左右;　反应时间确定　2ｈ　。

正交实验结果如下：

由正交实验结果分析　,三因素中最为显著的当数双氧水投量,其次是pＨ

值,再次是绿矾投量。

从数据变化趋势来看似乎呈相同的递增态势　,但结合实

际，第二个数据水平　ＣOD去除率已经高达88%，再增加双氧水和绿矾投量，　有机物分解率增加不多;第二个数据水平就可以认为是较为理想的条件;　唯有pH值的影响趋势是于我们更有利，原水的ｐH值9．3５较高,有利于　Ｆeｎton氧化；这似乎同文献报道的Ｆeｎton试剂最佳作用条件pH3.０有所不符,但是当向水样中投加药剂后,根据实验测定,　即使不调节原水ｐH值,体系的pH值也会降低至　2.5　左右　,而后体系的pH值一直维持在２．５左右（见图5）;这一结果又是同文献报道的结果相一致。

也就是说　,Ｆe2＋－

Ｈ２　Ｏ2的加入使反应体系pH值下降至最佳pH值附近是导致pＨ值影响不显著的重要原因。

为更精确地寻求反应规律,我们进行如下单因素实验。

4．单因素实验分析

1）原水pH值的影响　:

固定双氧水投量在　100%Qth,绿矾（FｅＳO4　·7H2Ｏ）投量2.48２　g（Ｆe２　+/Ｈ2O2　=1　∶20）反应　2h,　结果如图1所示：

在本实验中,　原水pH值较低或不调pH值　,ＣOD去除率较高,pH　值为　6.０左右ＣOD　去除率最低,　但从整体来看　,pＨ值对有机物氧化反应的影响并不明显,总体差异很小。

而且，在原水不进行pＨ调节时ＣOＤ去除率呈现出最高水平。

　　　　　　　　　图４原水ｐH对有机物去除影响

2）Ｆe　2+投量的影响　　　　　　图５

为摸索Fｅ2+投量的影响规律，固定双氧水投量1０0%　Qtｈ（２.０COD）　，原水不调节pH值，反应２h　,亚铁离子同过氧化氢的比例折算成同COＤ之比　,　实验结果见图５　。

由上图，亚铁投量在0.07５COD（1.８６3ｇ）时达到最高的有机物去除效果,此时Ｆｅ2+/　Ｈ　2O2为　1∶28;亚铁投量不足或过高均会使有机物去除水平下降。

在亚铁投量极低时,　（0.025COD）　出现负去除现象　，即反应后的水中CＯＤ浓度高于初始COD浓度　，一个很好的解释就是乳化废水属于难降解废水也是难以化学氧化的废水,Fe　2　+　-　H　2　O2体系产生的羟自由基HＯ·具有强氧化能力,它能氧化绝大多数的有机物,特别是芳香族化合物易被HO·开环,变成易于氧化的大分子有机物　，这样测得的有机物浓度比初始COＤ值要高　；经过多次反复,情形仍然如此。

由此可以看到　Ｆentｏｎ　试剂的应用潜力。

3）双氧水投量的影响　　　　　　　　图6

　　保证Fe2＋投量为最佳水平　0.07５COD（１.863ｇ）,使用原水不调节pH值　,结果如图6　所示。

随着双氧水投量的增加,ＣOＤ去除率呈上升趋势　，但也并不是多多益善,H　2　O2投量超过１00%　Ｑth（2．0CＯD）时　,CＯD　去除率反而有所下降　;这可解释为当过氧化氢量过多时,在亚铁离子的催化作用下产生的羟自由基浓度较高，易发生自分解而变成水和氧,　这样就没有达到充分利用于分解有机物的目的,耗费了大量H　２O2。

因此　,最佳投量还是　１00　％Qth（２．0COD）,此时ＣOＤ去除率为9１　%。

4）反应时间的影响　　　　　

反应时间也是重要的影响因素,在没有催化剂时氧化反应的发生极为缓慢。

甚至难以观察检测。

加入适量催化剂可以改变反应途径,加快反应速度。

从ＣOD降解规律来看,该反应过程同其他催化反应类似,仍然存在有机物分解的诱导过程;反应初期速度较慢,约　1.0h后反应速度急剧上升，　如图4所示　:

反应进行0.5h时出现负去除率　（COD稍有增加而　TＯＣ有所减少）,实际上说明有机物没有真正去除,而是由难以分解的变成易于氧化分解的有机物;因而可以认为　ηCOD　=0;在反应进行到　１.5ｈ,已有大部分分解　（　ηCOＤ=　７5．2　％）　;反应　2.0　h后,有机物分解比较缓慢。

图８是体系pH值随氧化反应时间的变化规律；开始一段时间，　氧化反应产酸使体系pH值下降,而后有机酸开始被氧化使得pＨ值有所回升,最后pH值的下降可以推测是生成更稳定的甲酸和乙酸造成。

5．

反应机理与动力学浅析　　　　Fｅｎton氧化机理属于典型的自由基反应过程,在Fe2　＋　的催化作用下,　过氧化氢分解产生羟基自由基引起有机物自由基链引发、链传递、以及链终止　;羟基自由基将大分子有机物分解为有机小分子、CO２、Ｈ2O；部分有机自由基发生聚合形成易于沉降的大分子　,　在绿矾水解产物的絮凝作用下沉淀下来。

有关其反应机理的报道较多,　在此不再重复;下面就其反应动力学过程略做介绍:

　在最佳投量（H２O2为2.0COD,　Fe　２　+为　0.0７5CＯD）,该过程符合准一级动力学模型,即反应过程可以划分为两个阶段　，　每一阶段均为一级反应，各自存在不同的速率常数

由图9　可以看出，反应开始速率较高（速率常数为1114２3）　,而且非常符合一级反应规律,　其相关系数达０．９９７３;　反应发生到　1.5ｈ后速率明显变慢（速率常数为　０.124　4,相关系数为0.8567）,　有机物去除总量下降很多；这种自由基反应历程的特点对于工程实际是很有意义的。

参考：

（1）芬顿试剂的反应机理

　Ｆeｎｔon技术所应用的Ｆeｎton试剂之所以具有很强的氧化能力，是因为其中含有Fe2+和H２O2,H2O2被亚铁离子催化分解生成羟基自由基（·OH）,并引发更多的其他自由基,其反应机理如下:

　　　Fe2++Ｈ2O2→Fe3++ＯH-　＋·OH

　　Fe３＋+H2O2→Ｆｅ2++HＯ2·+H+

　　　　Fe2++·ＯH→ＯH-+Fe３+

　　　　　　ＲＨ+·Ｏ