利用絡合法處理沒食子酸生產廢水的研究

摘 要：沒食子酸生產廢水屬于酸性高色度廢水，筆者采用活性炭絡合法處理稀釋后的沒食子酸生產廢水，發現活性炭絡合法對于處理低濃度沒食子酸生產廢水有較明顯的作用，并實驗出其最佳反應條件。

關鍵詞：沒食子酸；廢水活性炭；絡合；反應條件

引言

沒食子酸是一種以五倍子為原料生產的，可以用作生產無碳復寫紙、食品及飼料抗氧化劑、藥物中間體等中間材料。其生產廢水主要包括水解廢水、精制廢水以及廢渣處理廢水三部分，主要含有殘余沒食子酸、無機鹽（主要是氯化鈉）、酚類色素、酸、膠狀物有機物等成分[7]，其CODCr含量為90000～100000mg/L，BOD5含量為55000～60000mg/L，色度為1024倍，pH值0.83左右，屬于酸性高濃廢水，不適合直接排放，也不適合微生物生長。

絡合法處理廢水是指廢水中的一種或幾種溶質在一定條件下被加入的表面具有多孔性的絡合試劑附著帶走，廢水得以凈化的方法。其過程包括溶液中溶質向絡合劑表面外的擴散、穿過水膜邊界的膜擴散和透過絡合劑表面微孔的內擴散，擴散動力均以范德華力為主，通過膜擴散和內擴散控制吸附速度。

1 實驗材料

主要試劑：活性炭粉末

廢水來源：某沒食子酸加工廠的廢水

2 實驗方法

2.1 實驗處理方法

2.1.1 活性炭添加量的實驗

分別取六份10%（體積濃度）沒食子酸生產廢水100ml，利用10%Ca（OH）2和10%HCl溶液微調其pH為7.00。分別向其中添加活性炭粉末（g/L）：6、9、12、15、18、21。將添加活性炭后的廢水放在30℃恒溫水浴磁力攪拌器中，中速攪拌吸附30min，吸附完后取出靜置1h過濾，測其CODCr，與此同時做空白試驗。

2.1.2 絡合pH的研究實驗

取六份10%（體積濃度）沒食子酸生產廢水100ml，利用10%Ca（OH）2和10%HCl溶液微調其pH分別為4.00、5.00、6.00、7.00、8.00、9.00，分別向其中添加實驗2.1.1中最佳添加量，置于30℃的恒溫水浴磁力攪拌器中中速攪拌絡合，30min后取出靜置1h，過濾測其CODCr。

2.1.3 絡合溫度的研究實驗

取六份10%（體積濃度）沒食子酸生產廢水100ml，利用10%Ca（OH）2和10%HCl溶液調節其pH至2.1.2中的最佳pH，分別向其中添加2.1.1中的最佳添加量，分別置于溫度（℃）為15、20、25、30、35、40的水浴恒溫磁力攪拌器中中速攪拌吸附，30min后取出靜置1h，過濾測其CODCr。

2.1.4 絡合時間的研究實驗

分別取六份10%（體積濃度）沒食子酸生產廢水100ml，利用10%Ca（OH）2和10%HCl溶液調節其pH至2.1.2中最佳pH，分別向其中添加2.1.1中最佳添加量，置于溫度為2.1.3中最佳溫度下的水浴磁力攪拌其中中速攪拌吸附，分別控制吸附時間（min）：10、20、30、40、50、60后取出靜置1h，過濾測其CODCr。

2.2 實驗檢測方法

化學需氧量（CODCr）的測定：GB11914-89重鉻酸鉀法。

3 結果與討論

3.1 活性炭含量對絡合效果的影響

活性炭作為處理沒食子酸生產廢水的絡合劑，其飽和后較難再生，用攪拌式添加，不僅能使其在廢水中均勻分布，而且待其飽和后可沉淀過濾直接排除。

10%廢水原液和活性炭不同添加量處理后的廢水。當活性炭添加量小于9g/L時，廢水色度雖然有很大改觀，但略微泛黃，而當添加量大于9g/L時，廢水接近無色透明。與此同時，當添加量在6-12g/L時，廢水CODCr的去除率呈直線上升；當添加量介于12～18g/L之間時，廢水去除率曲線趨于平緩；當其大于18g/L時，CODCr去除率下降。當添加量濃度為18g/L時，廢水色度無色透明，CODCr去除率為41.97%，達到最大。綜合考慮，筆者取活性炭粉末的最適添加量是18g/L。

3.2 絡合pH對處理結果的影響

溶液的pH值不僅影響絡合劑的溶解度及膠體物質的帶電情況，還決定著酸性/堿性化合物的離解度。溶液的pH值取決于其中氫離子的含量，當溶液中氫離子含量達到一定范圍內時，有些化合物會離解，從而影響對這些化合物的吸附，與此同時，由于活性炭能吸附廢水中的氫、氧離子，溶液中氫、氧離子濃度的改變也將影響對其他離子的吸附效果。

為10%廢水原液和不同pH下活性炭處理后的廢水。廢水偏酸性（pH7）條件下，經處理后，為無色透明狀態，且基本無懸浮物，而當廢水偏堿性時，吸附后，廢水仍略微泛黃。與此同時，隨著pH值的增大，廢水CODCr去除率呈下降趨勢。當pH為4～8時，CODCr去除率平緩下滑，但當pH>8時，呈直線減小至9.88%。

3.3 絡合溫度對絡合效果的影響

絡合劑吸附是一個放熱過程，當絡合溫度較低時，吸附熱則易傳遞到水中，但當溫度較高時，熱量無法及時放出，吸附速率緩慢。

在pH=7的10%廢水和活性炭的添加量為18g/L的基礎上，吸附溫度對吸附效果的影響較小。為10%廢水原液和不同溫度下吸附后的廢水，肉眼觀察經處理后廢水均呈無色透明。CODCr去除率曲線走勢是隨著溫度的升高，去除率緩慢下降，但當溫度為25℃時，CODCr去除率為突點，為 47.66%達到最大。綜合兩者因素，筆者選擇活性炭吸附溫度為25℃。

3.4 吸附時間對處理結果的影響

吸附時間，直接影響吸附平衡的形成。保證活性炭與廢水一定的接觸時間，使之達到吸附平衡，從而充分發揮其吸附作用是必要的。筆者選用6個時間接觸點分別測定其色度及CODCr去除率，以確定活性炭吸附處理沒食子酸生產廢水的吸附時間。隨著吸附時間的增長，CODCr去除率曲線整體呈上升趨勢。當吸附時間小于20min時，去除率增大，筆者分析是未達到吸附平衡造成的。而當時間大于20min小于50min時，由于逆吸附速率稍大于吸附速率，造成了曲線整體呈水平略微下傾；當時間大于50min時，平衡打破，曲線繼續上升。

4 結束語

本實驗以活性炭粉末絡合處理濃度為10%的沒食子酸生產廢水為研究對象，以廢水色度和CODCr去除率作為主要衡量標準，分別對其絡合添加量、絡合pH值、溫度及絡合時間做了詳細實驗測定。綜合各種因素，最終確定了活性炭粉末吸附處理沒食子酸生產廢水的條件：投加量18g/L，pH值為7，吸附溫度T=25℃，吸附時間為20min。吸附效果：處理后的廢水肉眼觀察無色透明，色度接近0，CODCr去除率達到48%左右。

參考文獻

[1]鄧勤.水處理吸附劑的研究進展[J].欽州學院學報，2010，6：19-22.

[2]呂后魯，劉德啟.工業廢水處理技術綜述[J].2006（4）：15-19.

[3]李蕓.淺談工業廢水的處理方法[J].環保科技，2012（35）：276.