印染退浆废水聚乙烯醇(pva)tio2光催化技术及效果分析_毕业论文(编辑修改稿)

印染退浆废水聚乙烯醇(pva)tio2光催化技术及效果分析_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

机类型等因素选择所需的 PVA规格。 由于历史的原因和种种因素，长期以来我国经纱上浆用 PVA 为纤维级的1799(DP=1700 DH=99moL／％ )为完全醇解型，由于它的聚合度和醇解度高，导致水溶性差，一般要在 95℃以上高速搅拌 (760～ 1400r／ min)2． 5h以上才能完全溶解，其次容易结皮，在上浆过程中容易造成浆斑，且因浆膜强度过高造成干分绞时分纱困难 ，再生毛羽多，倒断头、并绞头增加。 根据试验资料表明，经纱上浆用 PVA以其综合性能考虑选用聚合度和醇解度 (DP=1000 llO0， DH=92～ 95moL／％ )PVA更为合适。 PVA 退浆废水处理 技 术及分析 国内外对含 PVA 废水的治理进行了较多研究，处理方法基本上分为两大类，即物化法和生化法。 物化法中主要有泡沫分离、超滤盐析、氧化剂氧化、微波辐射、光催化等技术。 生化法常采用活性污泥法，利用微生物的新陈代谢作用，通过分离高效 PVA 降解菌的生物强化技术，降解 PVA。 PVA 废水相对好氧速率大于内源呼吸好氧速率，即 PVA 对微生物无毒，但在高浓度 PVA 浆料只能溶于高温热水中，在生化处理中，随着温度的较低，呈胶状析出，微生物难以破开其中的反应键， COD 较高， B/C 比较低，因此难以被生物降解。 若用生化法，需选择合适的预处理技术，增加可生化性，是处理的关键。 采用缺氧反硝化－接触氧化系统处理含 PVA 废水，处理后 CODcr 去除率可达到 %。 采用混凝气浮＋兼氧生化作为废水的预处理措施，后续生物接触氧化和氧化塘，可使得出水的 COD 浓度低于 150mg／ L。 但生化法对废水的 要求比较高，目前一般印染厂的退浆废水往往是多种废水混合在一起，降解耗时长。 且退浆废水的排放通常是季节性的，是经常变化的，往往会因措施滞后而达不到预期效果。 . 膜法处理 PVA退浆废水 膜法是一种较好的方法，不需要外加其它的药品和设备，操作简便，耗能低。 采用中空纤维超滤膜装置，研究了料液运行时间、膜两侧压差、温度、主流液循环流量对渗透通量及截留率的影响，解决工业上 PVA 退浆水的处理。 美国某纺织印染厂采用超滤膜装置将含 PVA 质量分数为 1％的退浆废水浓缩至10％，其处理量为 ，浓缩液产量 为 ，运行最高压力为 7 105Pa，浓缩液回用到棉布退浆。 研究发现，采用分子截留量为 3 万的聚砜纤维膜 的超滤设备，在压力为 2 105Pa、温度 80℃、搅拌速度为 200r/min 情况下，COD 去除率可达 %。 然而，膜装置运行半年后，只采用透过液反冲洗的清洗方法己不能保持膜的通量稳定，需采用药剂清洗，膜的污染比较严重，这一问题尚未很好解决。 而且，国内目前还未开发出高质量的超滤膜装置，需从国外引进成套的工艺设备，价格必然不菲。 如湖南湘潭某印染厂上世纪 90 年代引进美国 ABCOR 公司超 滤膜设备，耗资约 50 万美元。 . PVA 退浆废水的盐析回收法 随着经纱上浆浆料的发展，合成浆料聚乙烯醇日益增加，纺织废水的可生化性大大降低，传统的工艺效果不佳。 因此，首先分流回收难降解成分是必要的。 聚乙烯醇 (PVA)具有 1， 3一已二醇结构，它属于非离子型聚合物，不能用一般所采用的产生电荷的凝聚剂进行凝聚沉淀，但它的水溶液会由于受到盐析作用而增稠变浓。 退浆废水中的 PVA呈溶解态，其分子较大，性质类似于亲水胶体。 当盐类的浓度足够大，盐离子可以产生很强的水合能力，借助于其自身的极性作用， 将大量的水分吸附到自己的周围，从而导致 PVA发生脱水沉淀，这是盐析作用。 通常在 PVA水溶液中加入的凝结剂是由盐析剂和胶凝剂构成，盐析剂通常是元素周期表中第 1或第 1I族金属元素的无机盐，硫酸钠是一种较为经济有效的盐析剂。 但是若只用 Na2SO4回收 PVA，其用量很大，药剂费较高， 因此不能单纯采用 Na2SO4进行凝聚回收。 经实验发现， PVA是多元醇，硼砂可以在 PVA大分子问产生双二醇型结构，形成立体交联，其胶凝作用较大。 因此，对于浓度较高的退浆废水，可直接用盐析法进行回收，而对于浓度较低的，可先采用其他方 法进行浓缩，再用盐析法回收工艺，有利于后续的生化处理，具有较好的经济效益和环境效益。 . 高级氧化技术处理 近年来，高级氧化技术（ AOPs）在处理难降解有毒有害废水中得到了成功的应用。 它是通过诸如双氧水的光解， TiO2 的光催化，臭氧的光解等方法产 生 OH 自由基，从而诱导并激发了氧化反应的进行。 根据雷乐成等研究， Fenton 氧化，尤其是在紫外和可见光辐射下的光助 Fenton 氧化技术处理难降解的 PVA 高分子退浆废水，氧化效率有极大提高。 在低浓度亚铁离子、理论双氧水加入、中压紫外和可见光汞灯的辐 射、反应时间 ，溶解性有机碳去除率达 90％以上。 高级氧化法效果虽好，但处理费用较高，大多离实践应用还有距离，不利于工业上的推广应用。 研究的目的和意义 从前人的研究结果来看 , 超滤法、高级氧化法对高浓度印染废水处理都有良好的处理效果 , 但在实际工作中运用有一定困难 , 不管从投资成本还是技术操作都有一定难度。 因此要找到更好的方法对聚乙烯醇的降解 , 就要不断的探索 , 同时还要防止聚乙烯醇带来的第二次污染或者带出新的污染物。 本次实验研究的是采用高级氧化法 TiO2光催化氧化对印染退浆废水聚乙烯醇的讲解效果 , 其主要出于以下几个方面的考虑 : （ 1） TiO2光催化氧化技术可在常温常压下进行，且不会产生第二次污染； （ 2） TiO2光催化氧化技术设备简单、操作条件容易控制、氧化能力强。 本次实验主要包含以下几个方面的内容 : (1) 研究分析 PVA与 COD之间的关系 , 确定 PVA浓度的测定方法、 COD的测定方法。 (2)聚乙烯醇（ PVA）降解效果与光照时间、二氧化钛量、 PH值之间的关系； （ 3） 光照后外加催化剂（ H2O Fe2﹢ ）对 COD测定的影响。 TiO2光催化氧化印染退浆废水聚乙烯醇（ PVA） . TiO2光催化氧化技术 TiO2 光催化氧化技术是二氧化钛在通过光催化作用下氧化降解有机物，这是近年来研究的一个热点。 光催化原理可以简单的说是半导体材料（ TiO ZnO、CdS 等）在紫外线的照射下价带电子会被激发到导带，从而产生具有很强反应活性的电子（ e— ） 空穴（ h+）对，这些电子 空穴对迁移到半导体表面后，在氧化剂或还原剂的作用下，可参与氧化还原反应，从而起到降解污染物 的作用。 TiO2 光催化氧化反应机理 TiO2属于一种 n型半导体材料，它的禁带宽度为 （锐钛矿 ） ,当它受到波长小于或等于 (紫外光 )照射时，价带的电子就会获得光子的能量而越前至导带，形成光生电子（ e）。 而价带中则相应地形成光生空穴 (h+)，如图11所示。 如果把分散在溶液中的每一颗 TiO2粒子近似看成是小型短路的光电化学电池，则光电效应应产生的光生电子和空穴在电场的作用下分别迁移到 TiO2表面不同的位置。 TiO2表面的光生电子 e易被水中溶解氧等氧化性物质所捕获 ，而空穴 h+则可氧化吸附于 TiO2表面的有机物或先把吸附在 TiO2表面的 OH和 H2O分子氧化成 OH自由基， OH自由基的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的，能氧化水中绝大部分的有机物及无机污染物，将其矿化为无机小分子、 CO2和 H2O等无害物质。 反应过程如下： 反应过程如下： TiO2 + hv → h+ +e (3) h+ +e → 热能 （ 4） h+ + OH → OH (5) h+ + H2O → OH + H+ (6) e +O2 → O2 （ 7） O2 + H+ → HO2 (8) 2 H2O → O2 + H2O2 (9) H2O2 + O2 → OH + H+ + O2 (10) OH + dye → → CO2 + H2O (11) H+ + dye → → CO2 + H2O (12) 由机理反应可知 ,TiO2光催化降解有机物，实质上是一种自由基反应。 . TiO2 光催化氧化在染料废水中的应用 在生产和应用染料的工厂排放的废水中往往残留有许多染料，如含有苯环、氨基的染料属于致癌物质，会造成严重的环境污染，采用生化处理水溶性染料的降解效率低。 目前，国内有关利用半导体光催化降解染 料的研究有许多说明，选择适当的实验条件，对多种染料的去除率可达 90%左右。 复旦大学的王金鹤等人用溶胶 凝胶法制备。