交流变频磁化聚合硫酸铁在造纸废水处理方面的应用

随着纸制品用量的逐年增长，造纸行业的废水排放量也逐年增加，造纸行业对环境的影响日趋严重。随着环境法规的进一步严格及环保意识的加强，对造纸废水进行治理成为造纸企业的当务之急。采用常规混凝法处理后的造纸废水已无法达到现有水质标准的要求。近年来，磁场在水处理中的应用一直是国内外研究的热点。研究发现，磁性不受水的影响，但可以影响污染物和混凝剂的物理化学性质。Mohammed采用磁场处理棕榈油厂的污水时发现，污水经磁化处理后能有效去除色度、TSS和COD。Alimi等研究磁场对碳酸钙沉淀的影响时发现，经磁化处理后，水垢不易在容器壁上形成，收集到的碳酸钙沉淀总量增加。本工作采用经交流变频磁化预处理后的聚合硫酸铁溶液对造纸废水进行混凝处理，考察了有无磁化作用、聚合硫酸铁加入量、磁化强度、磁化频率、磁化时间等因素对COD去除率和色度去除率的影响。

1实验部分

1.1试剂、材料和仪器

聚合硫酸铁：分析纯。

造纸废水：取自盐城某造纸废水处理厂的三级混凝沉淀池，COD=650mg/L，UV254=1.124，色度180倍，pH=6.5。

MY3000-6型智能混凝试验搅拌仪：潜江梅宇仪器有限公司；YTN-11010变频稳压电源：青岛翊泰仪器仪表有限公司。

利用变频稳压电源为可调电源，连接电磁线圈，组成可调节的交流变频磁化装置。

1.2实验方法

混凝剂聚合硫酸铁中含有对磁场很为敏感的铁磁性物质。磁场具有改变体系中物质内能的特性，从而可以进一步改变物质的物理性质，影响其混凝效果。将一定量的聚合硫酸铁溶液置于交流变频磁化装置中，进行磁化预处理。将经交流变频磁化预处理后的聚合硫酸铁溶液加入1000mL造纸废水中，先以300r/min的转速快速搅拌30s，再以100r/min的转速慢速搅拌15min。搅拌结束后静置30min，取上清液进行分析。

1.3分析方法

按照GB11914—1989《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》测定废水COD，计算COD去除率。按照GB11903—1989《水质色度的测定》测定废水的色度，计算色度去除率。

2结果与讨论

2.1有无磁化聚合硫酸铁对废水处理效果的影响

在聚合硫酸铁加入量为1000mg/L、磁化强度为6mT、磁化频率为90Hz、磁化时间为3min的条件下，有无磁化聚合硫酸铁对废水处理效果的影响见图1。由图1可见：磁化聚合硫酸铁对废水的COD去除率和色度去除率均高于未磁化时；聚合硫酸铁磁化后废水的COD降至44mg/L，COD去除率为93.22%，色度去除率为88.89%；磁化后聚合硫酸铁的COD去除率和色度去除率分别较未磁化时提高了2.42百分点和6.67百分点。原因是通过交流变频磁场对聚合硫酸铁溶液进行磁化，增加了铁盐水解产物中多核聚合物（Feb）的比例。Feb为絮凝过程中的有效成分，Feb的增加有利于聚合硫酸铁混凝性能的提高。同时，由于交流变频磁场做切割磁感线运动，使磁场场能转变为聚合硫酸铁粒子的内能，为水解反应提供了能量，促进了聚合硫酸铁粒子与废水中的活性基团和胶体颗粒及部分溶解性物质进行络合和螯合反应，生成更多的多核羟基络合物，使聚沉效果提高。

2.2聚合硫酸铁加入量对废水处理效果的影响

在磁化强度为6mT、磁化频率为90Hz、磁化时间为3min的条件下，聚合硫酸铁加入量对废水处理效果的影响见图2。由图2可见：当聚合硫酸铁加入量小于1000mg/L时，随聚合硫酸铁加入量的增加，COD去除率和色度去除率均逐渐增加；当聚合硫酸铁加入量大于1000mg/L时，废水处理效果降低。因此，选择聚合硫酸铁加入量为1000mg/L较适宜。

2.3磁化强度对废水处理效果的影响

在聚合硫酸铁加入量为1000mg/L、磁化频率为90Hz、磁化时间为3min的条件下，磁化强度对废水处理效果的影响见图3。由图3可见：随磁化强度的增加，COD去除率和色度去除率先增大后减小；当磁化强度为6mT时，COD去除率和色度去除率均达到较大；继续增加磁化强度，COD去除率和色度去除率呈下降趋势。因此，选择磁化强度为6mT较适宜。

2.4磁化频率对废水处理效果的影响

在聚合硫酸铁加入量为1000mg/L、磁化强度为6mT、磁化时间为3min的条件下，磁化频率对废水处理效果的影响见图4。由图4可见：随磁化频率的增加，COD去除率和色度去除率先增大后减小；当磁化频率为90Hz时，COD去除率和色度去除率均达到较大。因此，选择磁化频率为90Hz较适宜。

2.5磁化时间对废水处理效果的影响

在聚合硫酸铁加入量为1000mg/L、磁化强度为6mT、磁化频率为90Hz的条件下，磁化时间对废水处理效果的影响见图5。

由图5可见：当磁化时间为3min时，COD去除率和色度去除率均达到较大；继续延长磁化时间，COD去除率和色度去除率呈逐渐降低的趋势。因此，选择磁化时间为3min较适宜。

3结论

a）在同等条件下，聚合硫酸铁溶液经磁化后再混凝处理造纸废水的COD和色度的去除效果明显优于未磁化时的废水处理效果。

b）交流变频磁化预处理聚合硫酸铁的较佳条件为：聚合硫酸铁加入量1000mg/L，磁化强度6mT，磁化频率90Hz，磁化时间3min。在较佳条件下混凝处理初始COD为650mg/L、初始色度为180倍的造纸废水，COD去除率为93.22%，色度去除率为88.89%。