无机絮凝剂对制胶废水脱色处理.doc

无机絮凝剂对制胶废水的脱色处理

海 南 大 学

毕 业 论 文（设计）

题 目：天然橡胶加工废水的脱色研究
学 号：B0529054
姓 名：简永
年 级：2005级
学 院：材料与化工学院
系 别：高分子材料与工程系
专 业：高分子材料与工程
同 组 人：刘名海
指导教师：何映平教授

摘要
采用硫酸铁，硫酸铝，硫酸铝钾，三氯化铁四种无机絮凝剂对制胶废水的脱色处理研究，考察了无机絮凝剂的加入量对脱色率的影响，絮凝剂加入到废水中搅拌均匀后，都要经过长时间的静放才能得到好的絮凝效果和脱色效果，四种絮凝剂按照同样的等差加入到200ml废水中的处理效果中，硫酸铝和三氯化铁都是加入量为6ml时废水脱色率为最大值；硫酸铝钾加入量为9ml时废水的脱色率才道道最大值；硫酸铁加入量为5ml时废水的脱色率达到最大值，但随着加入量的增多，脱色效果变差，并得出三氯化铁的无论是效果还是经济方面都比较突出，而后针对三氯化铁做了一系列的，如絮凝速率、用量对吸光度的影响、用量所得的絮凝物的量的实验，得出三氯化铁该无机絮凝剂脱色处理的最佳条件，总结出了计算三氯化铁用量在2ml与10ml之间任一百分率的吸光度的方程。
。
关键词：制胶废水； 无机絮凝剂； 三氯化铁 ；脱色率

Abstract
The use of ferric sulfate, aluminum sulfate, potassium aluminum sulfate, ferric chloride to the system of four inorganic flocculants Decoloration rubber processing wastewater was studied inorganic flocculant addition on the decolorization rate, flocculant added to the wastewater in the mixing even after a long time to go through to get a good quiet place and flocculation decolorization effect, four with the same arithmetic flocculant added to 200ml of wastewater treatment, the aluminum sulfate and ferric chloride are joined 6ml volume at the maximum rate of wastewater decolorization; potassium aluminum sulfate, when added to 9ml of the decolorization rate of wastewater to the maximum true; sulfate added to 5ml of the decolorization rate of wastewater at the maximum, but with the increase in the amount of , decolorizing effect of variation, and to draw, whether it is an effect of ferric chloride or the economy are more prominent, and then do a series for the ferric chloride, such as flocculation rate, the impact of the amount of absorbance, the amount of income the amount of flocs experiments, ferric chloride come to deal with the inorganic flocculant the best conditions for decolorization. Summed up to calculate the amount of ferric chloride in between 2ml and 10ml of absorbance percentage of any one of the equation.

Key words: system of plastic waste water； decolorization rate of inorganic； ferric chloride； flocculant

目录
前言………………………………………………………………………………………（5）
1 实验准备部分………………………………………………………………………(5)
1.1 实验药品与器材…………………………………………………………………(5)
1.11 使用药品…………………………………………………………………(5)
1.12 实验器材………………………………………………………………(5)
1.2 关于废水来源…………………………………………………………(6)
1.3 关于无机絮凝剂………………………………………………………（6）
2 单因子实验……………………………………………………………（6)
2.1 单因子实验处理结果及分析…………………………………………(7)
3 三氯化铁对污水的脱色研究实验……………………………………(11)
3.1 三氯化铁絮凝速率试验……………………………………………（11）
3.2. 三氯化铁用量对吸光度的影响试验…………………………………(12)
3.2.1推断三氯化铁用量对吸光度的影响…………………………………（13）
3.2.2用新复极差法考察三氯化铁用量之间是否存在差异………………（14）
3.2.3 三氯化铁用量与吸光度的数学关系式。…………………………（14）
3.3三氯化铁不同加入量所得到的絮凝物量的测定………………………(16)
结论…………………………………………………………………………(18)
致谢…………………………………………………………………………（18）
参考文献……………………………………………………………………………（19）

前言
橡胶废水污染很久以前就受到了国内外的重视。天然橡胶加工废水,主要是以天然胶乳或胶园凝胶为原料生产天然生胶, 以及以天然胶乳为原料, 生产浓缩胶乳和胶清橡胶所排放的废水。橡胶废水的成份复杂,除主要含橡胶乳清外,还有蛋白质,脂类,糖类和无机盐类等[1]。橡胶废水分为天然生胶加工废水和浓缩胶乳加工废水[2] 。天然生胶加工废水又细分为凝固废水、洗胶废水、冲洗水等。天然橡胶( 标准胶) 加工过程中,鲜胶乳凝固自然流出的乳清为凝固废水的主要部分,凝块经压薄、压绉后还需洗涤, 这就产生了主要包括凝块通过压薄、压绉脱出的乳清, 压薄( 绉) 后凝块在洗涤浸泡过程中又脱出的乳清等的洗胶废水。冲洗水为后续的清水冲洗过程中产生的。这3 类废水水质和污染物组成基本相同, 但浓度依次降低。目前, 国内外的处理方法都以生物法为主体, 以氧化塘、厌氧、好氧为3 大处理方法。本实验主要研究硫酸铁，硫酸铝，硫酸铝钾，三氯化铁等四种无机絮凝剂对制胶废水脱色进行了实验研究。
1实验准备部分
1.1实验药品与器材
1.11使用药品：
硫酸铁 AR 国药集团化学试剂有限公司
硫酸铝钾 AR 天津大茂化学试剂厂
硫酸铝 AR 天津大茂化学试剂厂
三氯化铁 AR 天津大茂化学试剂厂
1.12实验器材：
分度值为0.1mg的天平（1）、
150ml烧杯（2）、1000ml烧杯（2）、400ml烧杯（1）
5ml量筒（1）、50ml量筒（1）、100ml量筒（2）、250ml量筒（1）
试管架和小试管（若干）、塑料瓶若干
200ml锥形瓶（2）、
滴管（2）、
500ml容量瓶（3）、
10ml移液管（1）、20ml移液管（1）
漏斗（1）ph试纸、塑料瓶若干，天平，培养皿
721型分光光度计 上海米厘特精密仪器有限公司

1.2关于废水：
制胶废水，采集于两院胶厂，已经经过沉淀过滤处理，直接观察较清透，但是有臭鸡蛋味道。
1.3 关于无机絮凝剂【3】
有时称无机混凝剂。无机絮凝剂按金属盐可分为铝盐系及铁盐系两类; 按阴离子成分又可分为盐酸系和硫酸系; 按分子量可分为普通无机盐和高分子系两大类。由无机组分组成的絮凝剂，絮凝剂主要是增加混凝固体的碰撞，使其水解产物附聚、架桥絮凝形成可沉降的或可过滤的絮凝物。在给水废水处理中常用的有铝盐、铁盐和氯化钙等，如硫酸铝钾（明矾）、氯化铝、硫酸铁、氯化铁； 还有无机高分子絮凝剂，如聚合氯化铝、聚合硫酸铝、活性硅土等。它们的工业制品有多种规格。一般在水处理中投加铝盐絮凝剂10-5-10-3mol/L即可。在不同pH值时，产生不同的水解、络合产物。pH值较低时，以产生低电荷高聚合度的无机高分子电解质为主。此外，水温高，亦有利于絮凝作用。硫酸铝可用于造纸、纺织、洗衣厂、含胶态粘土的洗砂以及热电厂燃煤等废水的处理；氯化钙常用于纺织、洗衣及洗羊毛、洗砂等废水，对去油脂很有效。活性硅土可处理多种工业废水，如油田废水、洗煤水和纸厂废水。聚合氯化铝和聚合硫酸铝等聚合电解质絮凝剂（或混凝剂）是把铝盐控制在适宜条件下，制成可达到最优预期絮凝效果的制剂。它投入水中后能立即发挥絮凝作用，故它们比一般的铝盐絮凝剂（或混凝剂）的效能好、适应性强，日益得到广泛使用，如处理工业废水等。
2单因子试验
将硫酸铁、明矾、硫酸铝、三氯化铁配成0.02g/ml的溶液，将废水取200ml倒入若干个塑料瓶中，分别将0.02g/ml的明矾，硫酸铝，硫酸铁，三氯化铁溶液，按0ml、1ml、2ml、3ml···9ml、10ml 倒入装有废水的瓶中，摇匀，相对应分成四个A、B、C、D大组[4]。静置一段时间后，取上清液测量其吸光度，然后计算脱色率R（%）。
R％=[（Ao-A)／Ao]xl00％[5]
（式中Ao为处理前溶液初始的吸光度，A为处理后溶液的吸光度）

2．1.单因子试验中的处理结果
A、B、C、D测量均为药品加入后摇匀静置24h后测得，测量的的波长为658nm
表一：硫酸铝钾加入量与吸光度及脱色率
硫酸铝钾加入量（ml）

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10
吸光度
2.00
2.45
1.60
1.10
0.45
0.34
0.20
0.15
0.15
0.05
0.05
脱色率（%）

-22.5
20.0
45.0
77.5
82.5
90.0
92.5
92.5
97.5
97.5

图1：硫酸铝钾加入量与脱色率的曲线

硫酸铝加入量（ml）

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10
吸光度
2.00
1.60
1.35
0.35
0.10
0.10
0.05
0.10
0.35
0.25
0.25
脱色率（%）

20.0
32.5
82.5
95.0
95.0
97.5
95.0
82.5
87.5
87.5
表二：硫酸铝加入量与吸光度及脱色率

图2：硫酸铝加入量与脱色率的关系曲线图

表三：硫酸铁加入量与吸光度及脱色率
硫酸铁加入量（ml）

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10
吸光度

2.00

2.30

.50

0.50

0.35

0.05

0.30

0.85

0.50

0.60

0.85
脱色率（%）

-15.0

25.0

75.0

82.5

97.5

85.0

57.5

75.0

70.0

57.5

图3：硫酸铁加入量与脱色率的曲线关系图

表四：三氯化铁加入量与吸光度及脱色率
三氯化铁加入量（ml）

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10
吸光度

2.00

1.65

1.05

0.55

0.30

0.10

0.05

0.10

0.10

0.10

0.10
脱色率（%）

17.5

47.5

72.5

85.0

95.0

97.5

95.0

95.0

95.0

95.0
图4：三氯化铁与脱色率的曲线关系图

由上面的表格和图，我们可以看出，四种絮凝剂按照同样的等差加入到200ml废水中的处理效果中，硫酸铝和三氯化铁都是加入量为6ml时废水脱色率为最大值；硫酸铝钾加入量为9ml时废水的脱色率才道道最大值；硫酸铁加入量为5ml时废水的脱色率达到最大值，但随着加入量的增多，脱色率变低，主要是由于四种絮凝剂本身就存在色度。
此外，四种絮凝剂中三氯化铁的价格是最低的。就处理废水时的加入量与经济角度来看，三氯化铁是四种絮凝剂中最优的。后面我们用三氯化铁做进一步的实验，即它对其絮凝速率和它的加入量对吸光度的影响以及絮凝后所得到的物质的重量的试验。
3. 三氯化铁对污水的脱色研究实验
3.1三氯化铁絮凝速率试验
将12ml的三氯化铁絮凝剂加入已装有400ml的废水中充分摇匀，然后按照一定的时间间隔侧其吸光度，以表征絮凝速率[6]。（随着三氯化铁絮凝剂加入时间的增加，吸光度的变化量来表征絮凝的速率。）实验结果如图5所示
图5：三氯化铁絮凝速率关系曲线

从实验结果可以看出，随着时间的增加经絮凝后上清液的吸光度逐渐减小，也就是脱色效果越来越好，当时间到达7h以后吸光度达到最小值，也就是脱色效果达到最好.

第23页
3.2. 三氯化铁用量对吸光度的影响试验：
取25个塑料矿泉水瓶每5个为一组分成5组，每个瓶子分别加入200ml的废水，同组间加入等量的三氯化铁絮凝剂，5个组按照设定的等差2，4，6，8，10的加入量分别加入三氯化铁絮凝剂。停放24h后用721型分光光度计测每一瓶上清液的吸光度。
三氯化铁用量对吸光度的影响：以吸光度为指标方差分析[7]，考察三氯化铁絮凝剂加入量影响吸光度的情况，结果见表5与表6
表5：批量加入不同量的三氯化铁所得的上清液的吸光度
序号
絮凝表剂加入量(ml)
1
2
3
4
5
2
0.15
0.2
0.2
0.2
0.25
4
0.05
0.15
0.1
0.15
0.15
6
0.1
0.1
0.05
0.05
0.05
8
0.15
0.05
0.1
0.1
0.1
10
0.1
0.15
0.1
0.1
0.1

对上述试验数据处理如下：
表6：
三氯化铁用量k（i）
观察值n（j）——吸光度（×100）
1
2
3
4
5
2[处理1]
15
20
20
20
25
4[处理2]
5
15
10
15
15
6[处理3]
10
10
5
5
5
8[处理4]
15
5
10
10
10
10[处理5]
10
15
10
10
10

3.2.1推断三氯化铁用量对吸光度的影响
对实验结果进行初步处理，计算总和与平均数，具体结果见表7。
表7 数据处理表
三氯化铁用量k（i）
观察值n（j）——吸光度（×100）
1
2
3
4
5

2
15
20
20
20
25
100
20
4
5
15
10
15
15
60
15
6
10
10
5
5
5
35
7
8
15
5
10
10
10
50
10
10
10
15
10
10
10
55
11

55
65
55
60
65
=300

11
13
11
12
13
=12
①平方和与自由度的计算

②列出方差分析表，进行F检验结果见表8。
表8方差分析表
变异来源
平方和
自由度
均方
F值
F0.05
F0.01
处理间
470
4
117.5
10.22**
2.87
4.43
误差
230
20
11.5

总变异
700
24

从表格可以推断三氯化铁用量对吸光度有极显著影响。

3.2.2用新复极差法考察三氯化铁用量之间是否存在差异
各三氯化铁用量平均数多重比较，具体见表9。

表9 不同三氯化铁用量对吸光度影响的多重比较表(SSR法)
三氯化铁用量
平均数
-7
-10
-11
-15
2[处理1]
20
13**
10**
9**
5*
4[处理2]
15
8**
5*
4

10[处理5]
11
4
1

8[处理4]
10
3

6[处理3]
7

因为MSe=11.5，n=5，所以：
根据dfe=20，秩次距k=2，3，4，5由附表查出α=0.05和α=0.01的各临界SSR值，乘以=1.52，即得各最小显著极差LSR，所得结果列于表10。

表10 SSR值及LSR值
dfe
秩次距k
SSR0.05
SSR0.01
LSR0.05
LSR0.01
20
2
2.95
4.02
4.484
6.110
3
3.10
4.22
4.712
6.414
4
3.18
4.33
4.834
6.582
5
3.25
4.40
4.940
6.688
将表9中的差数与表10中相应的最小显著极差LSR比较并标记检验结果。
结果表明：除处理2与处理5，处理5与处理3，处理5与处理4，处理4与处理3外，其他各处理均数间的差异均达（极）显著。

3.2.3 三氯化铁用量与吸光度的数学关系式。
①相关数据处理见表11
表11 数据处理表
三氯化铁用量k（i）
处理总数
正交对比系数Ci
一次
二次
三次
四次
2
100
-2
2
-1
1
4
60
-1
-1
2
-4
6
35
0
-2
0
6
8
50
1
-1
-2
-4
10
55
2
2
1
1
，记为“A”
10
14
10
70
λj
1
1
5/6
35/12
效应记为“B”
-100
130
-25
-75
平方和= B2/（n A）
200
241.43
12.5
16.07
模型参数αj= B/（n A）
-2
1.857
-0.5
-0.214

②方差分析见表12
表12方差分析表
变异来源
平方和
自由度
均方
F值
F0.05
F0.01
三氯化铁用量
470
4
117.5
10.22**
2.87
4.43
(一次)
200
1
200
17.39**
4.35
8.10
(二次)
241.43
1
241.43
20.99**
4.35
8.10
(三次)
12.5
1
12.5
1.09
4.35
8.10
(四次)
16.07
1
16.07
1.40
4.35
8.10
误差
230
20
11.5

总变异
700
24

③建立多项式曲线方程
根据方差分析表，一次、二次效应达到极显著，故应配合成二次多项式曲线方程：
y=α0+α1p1（x）+α2p2（x）+ε
这里，pu（x）是u次正交多项式。其中，
；

这里，d为x的水平间距(d=2)，k为水平数(k=5)。
λj是多项式所固有的查常数值。
正交多项式中模型中参数的估计：，[=αj= B/（n A）]
由于x的水平k=5，，水平间距d=5，则正交多项式模型为：

整理得：

据此方程，可预测三氯化铁用量在2ml与10ml之间任一百分率的吸光度。
如x=5ml时的纤维拉力强度的预测值为：
=47.712-12.142×5+0.9285×5
=47.712-60.71+23.2125
=10.2145

3.3三氯化铁不同加入量所得到的絮凝物量的测定
将3.2实验所处理过的废水通过过滤所得到的絮凝物，再将其烘干称量絮凝物的重量[8] [9]，絮凝物量结果分析：将上述实验经絮凝过的废水，每批次随机抽取一瓶将其过滤，然后烘干，得到的实验数据如表13与图6所示：
表13
加入絮凝剂的量（ml）
称皿+滤纸重量（g）
称皿+滤纸重量+烘干物重量（g）
絮凝物计算（g）
2
22.843
22.861
0.018-0.004=0.014
4
17.475
17.502
0.027-0.008=0.019
6
38.618
38.672
0.054-0.012=0.042
8
35.150
35.226
0.076-0.016=0.050
10
22.480
22.554
0.074-0.020=0.054
0
28.660
28.665
0.005

图7：三氯化铁加入量与絮凝物重量关系曲线

从实验结果可以看出，随着三氯化铁溶液加入量的增加，所得到的絮凝物的重量也相应的增加，结合前面的实验我们可以看出三氯化铁加入量为0.06%~0.08%时脱色效果最好，当三氯化铁加入量大于这个范围时絮凝所得的絮凝物虽然较多，但由于其本身色度比较高，会使整个上清液呈现出微褐色，从而影响到脱色效果。当加入量低于该范围时，所得到的絮凝物少，即原废水中仍有悬浮颗粒的存在，脱色效果也不理想。

结论
（1） 通过对硫酸铁，硫酸铝，硫酸铝钾，三氯化铁四种无机絮凝剂对制胶废水的脱色处理的研究，可以看出三氯化铁为最佳的，它的效果好，而且价格便宜，适合大规模的应用。
（2） 絮凝剂加入到废水中搅拌均匀后，都要经过长时间的静放才能得到好的絮凝效果和脱色效果，四种絮凝剂按照同样的等差加入到200ml废水中的处理效果中，硫酸铝和三氯化铁都是加入量为6ml时废水脱色率为最大值；硫酸铝钾加入量为9ml时废水的脱色率才道道最大值；硫酸铁加入量为5ml时废水的脱色率达到最大值，但随着加入量的增多，脱色效果变差，原因：硫酸铁溶液本身色度高。
（3）三氯化铁用量对吸光度有极显著影响，加入量为0.06%~0.08%时脱色效果最好，当三氯化铁加入量大于这个范围时，絮凝所得的絮凝物重量多，由于其本身色度比较高又会使所得到的上清液附有其他颜色影响脱色效果。加入量小于该范围是，絮凝物较少，而且还有废水中海游悬浮颗粒，脱色效果不佳。
（4）实验中得出方程

据此方程，可预测三氯化铁用量在2ml与10ml之间任一百分率的吸光度。

致谢
本实验是在何映平老师的悉心指导下，与刘名海合作完成的。此外，本实验还得到汪志芬老师、陈荣凤老师及高工系的老师的帮助，特此对他们表示衷心的感谢。

参考文献
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[9]佟瑞利,赵娜娜.无机、有机高分子絮凝剂絮凝机理及进展[J].河北化工,2007,30(3):3-6.

目 录
第一章 总论 1
1.1项目名称与承办单位 1
1.2研究工作的依据、内容及范围 1
1.3编制原则 3
1.4项目概况 3
1.5技术经济指标 5
1.6结论 6
第二章 项目背景及建设必要性 8
2.1项目背景 8
2.2建设的必要性 9
第三章 建设条件 11
3.1项目区概况 11
3.2建设地点选择 错误！未定义书签。
3.3项目建设条件优劣势分析 错误！未定义书签。
第四章 市场分析与销售方案 13
4.1市场分析 13
4.2营销策略、方案、模式 14
第五章 建设方案 15
5.1建设规模和产品方案 15
5.2建设规划和布局 15
5.3运输 18
5.4建设标准 18
5.5公用工程 20
5.6工艺技术方案 21
5.7设备方案 21
5.8节能减排措施 24
第六章 环境影响评价 25
6.1环境影响 25
6.2环境保护与治理措施 26
6.3评价与审批 28
第七章 项目组织与管理 29
7.1组织机构与职能划分 29
7.2劳动定员 29
7.3经营管理措施 30
7.4技术培训 30
第八章 劳动、安全、卫生与消防 31
8.1编制依据及采用的标准 31
8.2安全卫生防护原则 31
8.3自然灾害危害因素分析及防范措施 32
8.4生产过程中产生的危害因素分析及防范措施 32
8.5消防编制依据及采用的标准 34
8.6消防设计原则 35
8.7火灾隐患分析 35
8.8总平面消防设计 35
8.9消防给水设计 36
8.10建筑防火 36
8.11火灾检测报警系统 37
8.12预期效果 37
第九章 项目实施进度 38
9.1实施进度计划 38
9.2项目实施建议 38
第十章 项目招投标方案 40
10.1招标原则 40
10.2项目招标范围 40
10.3投标、开标、评标和中标程序 40
10.4评标委员会的人员组成和资格要求 42
第十一章 投资估算和资金筹措 43
11.1投资估算 43
11.2资金筹措及使用计划 45
第十二章 财务评价 47
12.1费用与效益估算 47
12.2财务分析 48
12.3不确定性分析 49
12.5财务评价结论 50
第十三章 建设合理性分析 51
13.1产业政策符合性分析 51
13.2清洁生产符合性分析 51
13.3规划符合性分析 51
13.4项目建设环保政策符合性分析 51
13.5环境承载性分析 51
13.6结论 52
第十四章 结论与建议 53