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1實驗部分

1.1造紙廢水

實驗所用水樣取自北京郊區(qū)一牛皮紙制造紙廠。該廠污水處理采用添加助凝劑聚丙烯酰胺（PAM）在混合池混合后進入反應池作用，反應池設有刮泥機，后進入沉淀池沉淀，出水循環(huán)利用。該水樣色度偏深，有惡臭味，含雜質(zhì)多，COD為927mg/L。

1.2試劑與儀器

試劑：凹凸棒石；重鉻酸鉀，鄰菲羅啉，硫酸亞鐵銨，硫酸銀，硫酸，活性炭，十六烷基三甲基溴化銨（CTMAB）。儀器：旋轉(zhuǎn)式恒溫振蕩器，分光光度計，電子天平，球磨機。

1.3實驗方法

將凹凸棒石進行分級，選擇粒度為小于75μm的進行吸附實驗。將凹凸棒石和配制好的天然高分子CTMAB溶液同時加入待處理廢水中，在一定的參數(shù)下于旋轉(zhuǎn)式水浴加熱振蕩器中作用，沉淀后測定COD，計算其去除率。采用單因素法確定各參數(shù)的優(yōu)化值，需測的量為變量，根據(jù)參考值設定其他參數(shù)。根據(jù)前期研究，各參考值為：振蕩溫度40℃，振蕩轉(zhuǎn)速120r/min，凹凸棒石用量3g，造紙廢水處理量100mL，反應時間2h。1.4分析方法以GB11914－1989中的方法測定。

2結果與討論

2.1凹凸棒石用量的影響

首先在振蕩溫度40℃、轉(zhuǎn)速130r/min、時間1h，CTMAB的質(zhì)量濃度1g/L、用量10mL，廢水用量100mL，沉淀時間24h的條件下優(yōu)化凹凸棒石用量。凹凸棒石用量設定分別為0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0g。隨著凹凸棒石的用量的增加，COD的去除效果逐漸提高。當凹凸棒石用量為2.5g時，廢水COD的去除率最大，為84.2%。原因是凹凸棒石用量的增多增加了與廢水作用的強度，增強了對其COD的去除效果。確定凹凸棒石的優(yōu)化用量為2.5g。

2.2助凝劑用量的影響

助凝劑的用量也影響反應效果。實驗在振蕩溫度40℃、轉(zhuǎn)速130r/min、振蕩時間1h，凹凸棒石用量2.5g、廢水用量100mL，CTMAB的質(zhì)量濃度1g/L，沉淀時間為24h的條件下優(yōu)化CTMAB用量。CTMAB用量分別為20、30、40、50、60、70mL。隨著CTMAB用量的增加，絮團不斷增多，絮團的結合性不斷增強，出水的COD去除率逐漸增大。當加入CTMAB的量為60mL時，出水COD的去除率為71.8%。而加入70mL時，COD的去除率降低，原因是當助凝劑過多時，較低的溶解度使助凝劑反而少量析出，反而影響其助凝效果，去除效果降低。因此，當CTMAB用量為60mL時，與2.5g的凹凸棒石匹配效果較好。

2.3反應溫度的影響

實驗在振蕩轉(zhuǎn)速130r/min、時間1h，凹凸棒用量2.5g，CTMAB的質(zhì)量濃度1g/L、用量60mL，沉淀時間2h，廢水用量100mL的條件下進行。振蕩溫度分別為30、35、40、45、50、60℃。隨著溫度的上升，COD去除率不斷增加。當溫度上升至50℃時，COD的去除率達到最大75.3%。溫度過低，會減小助凝劑在水中的溶解度，從而會增加處理水的COD。從測得數(shù)據(jù)看，當溫度為25℃時，COD比原水的高，這就表明在此溫度下，助凝劑有析出現(xiàn)象，導致出水的COD升高。從表2還可看出，當溫度為60℃時，處理水的COD去除率下降，原因是溫度過高使得水中的有機物發(fā)生了變化，減小了可吸附性，導致處理水的COD反升。因此，通過分析實驗結果，優(yōu)選擇反應溫度為50℃。

2.4反應時間的影響

實驗在振蕩轉(zhuǎn)速130r/min、溫度50℃，絮凝劑用量2.5g，CTMAB的質(zhì)量濃度1g/L、用量60mL，沉淀時間24h，廢水用量100mL的條件下進行，反應時間分別為5、10、20、45、50、60、75、100min。隨著振蕩時間的不斷增加，其COD去除率不斷增加。從整個曲線的趨勢來看，75min前處理水的COD去除率增大較快，75min時達到最大值，為80.04%。而后，COD去除率基本沒有變化。這說明，75min后絮凝核材料的吸附達到飽和。因此，優(yōu)選擇反應時間為75min。

2.5與活性炭凈水效果比較

為了該方法的處理效果，實驗采用活性炭處理造紙廢水，與其對比[5]。實驗條件為：振蕩溫度50℃、時間75min、轉(zhuǎn)速130r/min，沉淀時間2h，廢水用量100mL，活性炭用量2.5g。與活性炭吸附相比，多孔材料凹凸棒石與有機助凝劑復配的方法在相同條件下處理造紙廢水后出水的COD去除率與活性炭吸附后的值很接近。從經(jīng)濟的角度來看，凹凸棒石的成本比活性炭低很多，因此這也就為該復合吸附絮凝工藝選擇了更經(jīng)濟有效的方法，為實際工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造了新的價值。

3結論

將多孔材料———凹凸棒石與有機高分子助凝劑相復配，在發(fā)揮凹凸棒石的吸附作用的同時，僅用一種助凝劑就同時達到了絮凝的效果，使造紙廢水得到較好的處理效果。實驗得出優(yōu)化的凹凸棒石用量為2.5g，助凝劑CTMAB優(yōu)化用量為0.06g/100mL。考察反應作用溫度及時間對實驗效果的影響，優(yōu)化參數(shù)為：實驗溫度為50℃，作用時間為75min。本方法在優(yōu)化條件下對造紙廢水COD的去除率為78.96%，而采用活性炭法COD的去除率為80.04%，2者效果相近，但凹凸棒石法的成本低，更具經(jīng)濟價值。

作者：李天昕 矯媛媛 楊雯雯 谷為民 單位：北京科技大學土木與環(huán)境工程學院 城市建設研究院