摘要：通过单因素实验，研究了磁流体的投加量、PH、温度、搅拌时间和磁场强度对印染废水色度和CODcr的去除效果影响。实验结果表明：磁流体A、磁流体B和磁流体C投加量分别为6mL、4mL和5mL，PH为6，温度为30℃，搅拌时间为15min，磁场强度为2200高斯时，对印染废水的色度和CODcr值去除效果较好，最高可达95%。

　　关键词：磁流体;印染废水;去除率

　　长期以来，印染废水具有排放量大、水质复杂、色度高、COD值高、可生化性差等特点，其中脱色问题和高COD值一直是印染废水的处理难题。近年来，随着化学纤维织物的发展，仿真丝的兴起和印染整理技术的进步，使PVA浆料、人造丝皂化物和新型助剂等难生化降解的有机物大量进入印染废水，使原有的生物处理系统COD去除率从70%下降到50%左右，而传统的沉淀法、气浮法对这类印染废水的COD去除率也仅为30%左右[1,2]。

　　纳米级磁流体中的磁性固体粒子本身对油污有很强的吸附作用，而磁流体又具有磁性，利用外加磁场可以控制浮油扩散，捕集、分离水面和水体油污。刘勇建等[3]在固定磁场的情况下，采用室温，充分混合，在磁性饱和溶液与废水的体积比等于1：9时，磁性颗粒处理废水的效果最好，COD去除率可达95%左右，色度去除率可达95%左右。曲秀荣等[4]采用化学共沉淀法制备了纳米级的Fe3O4磁性颗粒，颗粒粒径为8 nm左右，粒子均匀，并通过两种表面活性剂进行包覆，制得了稳定的水基磁流体，粒子分散性较好，黏度小，并且黏度随外磁场增加而增加，随温度升高而降低，随浓度增加而增加。本文主要研究低成本磁种在不同工况下，对实验室配制印染废的水色度和CODcr去除效果的影响。

　　1 材料和方法

　　1.1 实验水质

　　实验用印染废水采用活性蓝染料、PVA(聚乙烯醇)和淀粉配制，其具体指标如下：CODcr：1000~1200 mg/L;色度：800~1000倍;pH：4~5;温度：15~25℃。

　　1.2 药品与仪器

　　药品：氢氧化钠(AR)、浓硫酸(AR)、无水乙醇(AR)、聚乙二醇4000(AR)、硫酸亚铁铵(AR)、硫酸银(AR)、重铬酸钾(AR)、聚合氯化铝(AR)。

　　仪器：电子天平(BL-220H)、磁力搅拌器(84-1A)、数控超级恒温槽(SC-15)、干燥培养箱(PH-140(A))、pH值测量仪(6219)、生物振荡器(THZ-031)、恒流泵(BT-100)、紫外可见分光光度仪(U-2910)。

　　1.3 实验方法

　　图1-1是高梯度磁流体处理印染废水的流程图。印染废水和磁流体混合后，通过恒流泵来调节流速，控制水力停留时间，输送到高梯度分离器中，其中分离器的长宽高分别为12cm、12cm和20cm，内装的填料是铁丝和不锈钢丝，并在分离器的侧面装上表面磁场强度为2200高斯的铷铁硼强磁铁，印染废水有分离器底部进入，从分离器上部出水。

　　图1-1 实验流程图

　　Fig.1-1 The flow chart of dynamic experiment

　　2 结果与分析

　　2.1 磁流体投加量对印染废水处理效果的影响

　　2.1.1 对印染废水色度的影响

　　由图2-1可以看出，色度的去除率与磁流体的投加量有着密切关系。磁流体投加量太少，所含磁性颗粒就少，磁性不够强，就不能使磁流体发挥它的功效，而磁流体的投加量超过一定量时色度去除率不再提高，有的反而下降。磁流体A投加量达到6mL时，色度去除率最高，投加量超过6mL时，由于溶液中存在过量的Fe2O3和Fe3+，使溶液浑浊色度去除率有所下降;磁流体B投加量达到4mL时，色度去除率最高，投加量超过4mL时，因为溶液中存在过量Fe2+，使溶液浑浊导致色度去除率下降;磁流体C投加量达到并超过4mL时，色度去除率达到最高并不再增加，去除率为95%。

　　图2-1 磁流体投加量与色度去除率关系

　　Fig.2-1 The relation between the quantity of magnetic fluid and chroma removal rate

　　图2-2磁流体投加量与CODcr去除率关系

　　Fig.2-2 The relation between the quantity of magnetic fluid and CODcr removal rate

　　对CODcr去除效率的影响

　　由图2-2可以看出，磁流体B投加量达到4mL时，CODcr去除率最高，投加量超过4mL时，因为溶液中存在过量的还原性物质Fe2+，使溶液CODcr检测值增大，导致CODcr去除率急剧下降;磁流体A和磁流体C的投加量达到并超过6mL和5mL时，CODcr去除率达到最高并不再增加，去除率分别为71%和95%。

　　2.2 pH值对印染废水处理效果的影响

　　2.2.1 对印染废水色度的影响

　　由图2-3可以看出，印染废水的pH值对色度的去除率有一定的影响，当印染废水pH值达到6时，三种磁流体的色度去除效率最高，这是因为吸附与pH值有密切关系，同时水中有机物的存在状态，与pH值也有着密切的关系。

　　图2-3 pH与色度去除率关系

　　Fig.2-3 The relation between pH and chroma removal rate

　　图2-4 pH与CODcr去除率关系

　　Fig.2-4 The relation between pH and CODcr removal rate

　　对CODcr去除效率的影响

　　由图2-4可以看出，印染废水的pH值对CODcr的去除率影响不大，波动范围在10%以内。当印染废水pH值达到6时，三种磁流体的CODcr去除效率都达到最高，磁流体A、磁流体B和磁流体C分别达到71%、77%和83%。

　　2.3 温度与印染废水处理效果的影响

　　2.3.1 对印染废水色度的影响

　　由图2-5可以看出，在温度过低时，色度的去除率不是很好，温度过高时，色度的去除又有所下降，带来这些影响的主要因素是水中的温度直接影响水中胶体的活性。当印染废水的温度30℃时，磁流体A和磁流体B的色度去除率达到最高，分别为84%和90%。而当印染废水的温度在20℃和30℃时，磁流体C的色度去除率一样，达到97%。

　　图2-5 温度与色度去除率关系

　　Fig.2-5 The relation between temperature and chroma removal rate

　　图2-6 温度与CODcr去除率关系

　　Fig.2-6 The relation between temperature and CODcr removal rate

　　对CODcr去除效率的影响

　　由图3-6可以看出，升高温度，磁性颗粒对废水CODcr的处理效果有所降低。从微观学上分析是磁性颗粒的布朗运动产生的作用。当温度升高时，磁性颗粒运动加剧，不利于微粒的吸附、聚集长大和沉降。印染废水的温度30℃时，磁流体A和磁流体B的CODcr去除率达到最高，分别为75%和77%。而当印染废水的温度在20℃和30℃时，磁流体C的CODcr去除率一样，达到83%。

　　2.4 搅拌时间与印染废水处理效果的影响

　　2.4.1 对印染废水色度的影响

　　由图2-7可以看出，印染废水的搅拌时间对色度去除率没有影响。因为在废水中影响废水色度的主要是带有显色基团的大分子有机物，这些大分子有机物一般是以不溶于水的胶粒形式存在，当水中加入磁流体时，它可与磁性颗粒之间发生较强的静电作用而迅速沉降。而这种作用力远远大于分子运动的动能，所以它不会随搅拌时间的长短而变化，因此色度去除率达到一定程度时将保持不变。

　　图2-7 搅拌时间与色度去除率关系

　　Fig.2-7 The relation between mixture mixing time and chroma removal rate

　　图2-8 搅拌时间与CODcr去除率关系

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