摘要：通过单因素实验，研究了磁流体的投加量、pH值、温度、搅拌时间对印染废水色度和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6，4，5 mL，pH值为6，温度为30℃，搅拌时间为15 min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，使聚乙烯醇（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2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水的色度和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和淀粉配制，其具体指标如下：ρ（CODCr）为1 000~1 200mg/L；色度为800~1 000倍；pH值为4~5；温度为15~25℃。
1.2药品与仪器
药品：氢氧化钠、浓硫酸、无水乙醇、聚乙二醇4000、硫酸亚铁铵、硫酸银、重铬酸钾、聚合氯化铝。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为高梯度磁流体处理印染废水的流程。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12，12和20 cm，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2 200 A/m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。
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
磁流体投加量对印染废水色度的去除情况见图2。由图2可以看出，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6 mL时，色度去除率最高，投加量超过6 mL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4 mL时，色度去除率最高，投加量超过4 mL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4 mL时，色度去除率达到最高并不再增加，去除率为95%。
2.1.2对CODCr去除率的影响
磁流体投加量对COD去除情况见图3。由图3可以看出，磁流体B投加量达到4 mL时，CODCr去除率最高，投加量超过4 mL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6 mL和5 mL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
pH值对色度的影响见图4。由图4可以看出，当印染废水pH值达到6时，3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。
2.2.2对CODCr去除效率的影响
pH值对CODCr的影响见图5。由图5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，3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
温度对色度的影响见图6。由图6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%。
2.3.2对CODCr去除效率的影响
温度对CODCr去除率的影响见图7。由图7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
搅拌时间对色度的影响见图8。由图8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。
2.4.2对废水CODCr去除效率的影响
搅拌时间对CODCr的影响见图9。由图9可以看出，印染废水的搅拌时间对CODCr去除率有一定的影响，开始时随搅拌时间的增加CODCr去除率也逐渐增大，当搅拌时间为15 min左右时，CODCr的去除率达到最大值。之后随搅拌时间的增加，CODCr的去除率反而有所下降。分析其原因是因为磁流体与废水中有物的作用中存在一种微弱非极性的范德华力，倘若搅拌时间过长，分子运动的动能则会克服分子间范德华力的吸引，使得一部分可溶性有机分子重新分散到水中，因此导致水中的CODCr值有所回升。
3·结果与讨论
（1）磁流体A、磁流体B和磁流体C处理100mL印染废水的最佳投加量分别为6,4和5 mL，处理废水效果较好，CODCr去除效率较高，色度有明显降低。
（2）3种磁流体处理印染废水的最佳pH值为6。
（3）升高温度，磁性颗粒对废水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。实验表明，室温下进行较好。
（4）随搅拌时间的增加CODCr去除率也逐渐增大，当搅拌时间为15 min左右时，CODCr的去除率达到最大值。当搅拌时间继续增加时，CODCr的去除率反而有所下降；而搅拌时间对色度去除率几乎没有影响。
[参考文献]
[1]奚旦立，陈季华，马春燕．印染废水处理现状及存在问题[C]//全国纺织印染废水深度处理及回用和污水达标排放学术研讨会科技文集，常州：中国纺织工程学会,2005.
[2]雷乐成,杨岳平,汪大翚,等．污水回用新技术及工程设计[M]．北京：化学工业出版社,2002.
[3]刘勇建,赵静,贾红艺．磁流体用于印染废水处理技术的研究[J]．苏州科技学院学报,2005，22(4)：46-49.
[4]曲秀荣,吕树臣,高宏玲．水基Fe3O4磁流体的制备及其性能研究[J]．哈尔滨师范大学自然科学学报,2006,21(2)：22-25.（责任编辑：朱歆莹）
