劉沐之 付翠蓮

(1.天津天一愛拓科技有限公司，天津 300382； 2.天津城建大學(xué)工程實(shí)訓(xùn)中心，天津 300084)

1 概述

涂裝廢水是指在自行車、電動(dòng)車、汽車及其零部件噴漆制造過程中產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水。為了保證涂裝效果，通常需要對(duì)涂裝對(duì)象進(jìn)行涂裝前處理。酸洗是涂裝前處理中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過酸洗可以去除金屬表面的銹蝕，以保證后續(xù)涂裝效果[1]。涂裝廢水為酸性(pH 2～3)、含有較高濃度的鐵和有機(jī)物等污染物，若不妥善處理，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染[2]。

隨著循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念的提出和發(fā)展，如何從工業(yè)廢水中實(shí)現(xiàn)資源回收日益受到重視。目前，從廢水中回收鐵資源的理論和技術(shù)工藝都取得了一定的發(fā)展，主要技術(shù)包括電滲析技術(shù)[3]、合成聚合氯化鐵鋁技術(shù)[4]、結(jié)晶技術(shù)[5]、離子交換技術(shù)[6]和活性炭吸附技術(shù)[7]。

本文采用燒杯試驗(yàn)，考察了NaOH投加量、H2O2投加量和GT值對(duì)涂裝廢水中鐵資源回收的影響。通過涂裝廢水中的鐵資源進(jìn)行回收，不僅可以消除污染，而且可以實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用，具有較好的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 試驗(yàn)

2.1 材料與儀器

試驗(yàn)藥品：50%(w/w)的NaOH溶液，30%(w/w)的H2O2溶液。

試驗(yàn)廢水：實(shí)際涂裝廢水，pH 2.18±0.41，總鐵188.89 mg/L±3.25 mg/L。

試驗(yàn)儀器見表1。

表1 試驗(yàn)儀器列表

2.2 試驗(yàn)方案

以NaOH投加量、H2O2投加量和GT值為研究變量，以鐵回收率(處理前后涂裝廢水中總鐵濃度與原水中總鐵濃度的比值)及沉淀污泥中鐵含量(沉淀污泥中總鐵濃度與污泥濃度的比值)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，具體試驗(yàn)方案如表2所示。

表2 各因素對(duì)鐵回收效果影響試驗(yàn)方案

2.3 試驗(yàn)方法

室溫下，量取多份1 L的涂裝廢水置于混凝試驗(yàn)攪拌機(jī)的反應(yīng)器中后，按照表2所述方案試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后將反應(yīng)器中廢水靜置2 h后，分別對(duì)其上清液和底部沉淀物采樣測(cè)試。相關(guān)測(cè)試方法均采用國(guó)標(biāo)法[8]。

3 結(jié)果與討論

3.1 GT值對(duì)鐵回收效果的影響

首先根據(jù)表2，在NaOH溶液投加量為1.00 mL/L，H2O2試劑投加量為1.50 mL/L的條件下，改變GT值，得到GT值對(duì)鐵回收率和污泥中鐵含量的影響，如圖1所示。

由圖1可知，在GT值從9 600增加到42 420時(shí)，鐵回收率增大，之后鐵回收率降低，在GT值為42 420時(shí)鐵回收率達(dá)到最高值91.95%。這是因?yàn)镚T值過低不利于絮體的形成，而GT值過高易將絮體打碎，導(dǎo)致絮體的卷掃網(wǎng)捕作用降低[9]。污泥中鐵含量隨GT值的變化趨勢(shì)和鐵回收率隨GT值的變化趨勢(shì)相同，在GT值為42 420時(shí)，污泥中鐵含量達(dá)到最高值60.74%。

在反應(yīng)過程中絮體粒徑變化如圖2所示。在GT值為118 620時(shí)，中位徑D(0.5)迅速增大，但從t=88 s時(shí)，D(0.5)開始減小，從t=220 s開始，D(0.5)下降趨勢(shì)明顯。GT值為9 600和24 600時(shí)，D(0.5)未隨時(shí)間產(chǎn)生較大幅度波動(dòng)，但D(0.5)普遍低于50 μm。而GT值為42 420時(shí)，D(0.5)較大，且粒徑波動(dòng)小，表明絮體的團(tuán)聚性能好。這說明過高的GT值會(huì)導(dǎo)致絮體的團(tuán)聚性和穩(wěn)定性降低，過低的GT值不利于絮體的形成和成長(zhǎng)。由以上試驗(yàn)結(jié)果可知，對(duì)于鐵回收來說GT值的適宜范圍為24 600～62 460。

3.2 NaOH投加量對(duì)鐵回收效果的影響

之后根據(jù)表2，在GT值為24 600，H2O2投加量為1.50 mL/L的條件下，改變NaOH投加量，得到NaOH投加量對(duì)鐵回收率和污泥中鐵含量的影響，結(jié)果如圖3所示。

隨著NaOH投加量的增加，污泥中鐵含量不斷。其原因是隨著NaOH投加量的增加，pH增加，涂裝廢水中形成沉淀的無機(jī)污染物種類和數(shù)量均增多，導(dǎo)致污泥中鐵元素的百分含量(污泥中鐵含量)降低。由以上試驗(yàn)結(jié)果可知，對(duì)于鐵回收來說NaOH投加量的適宜范圍為0.60 mL/L～1.75 mL/L。

3.3 H2O2投加量對(duì)鐵回收效果的影響

根據(jù)表2，在GT值為24 600，NaOH投加量為1.00 mL/L的條件下，改變H2O2投加量，得到H2O2投加量對(duì)鐵回收率(鐵回收率)和污泥中鐵元素的百分含量(污泥中鐵含量)的影響，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，隨著H2O2投加量的增加，鐵回收率和污泥泥中鐵含量均呈上升趨勢(shì)。在H2O2投加量為3.75 mL/L時(shí)，鐵回收率和污泥泥中鐵含量的最大值分別為89.77%和63.45%。在H2O2投加量從0.00 mL/L增加到3.75 mL/L過程中，總鐵中Fe3+

濃度的百分含量由20%增大到90%，而Fe3+更易形成沉淀物得以去除。由以上試驗(yàn)結(jié)果可知，對(duì)于鐵回收來說H2O2投加量的適宜范圍為1.00 mL/L～3.00 mL/L。

4 結(jié)語

在NaOH投加量為0.60 mL/L～1.75 mL/L，H2O2投加量為1.00 mL/L～3.00 mL/L，GT值為24 600～62 460的條件下對(duì)涂裝廢水進(jìn)行中和氧化處理，涂裝廢水的鐵回收率和污泥中鐵含量分別可達(dá)90%和70%以上，可較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)涂裝廢水中鐵資源的回收。