印染染色廢水制備水煤漿的實(shí)驗研究

煤炭加工與綜合利用No.1,2016COAL PROCESSING COMPREHENSIVE UTILIZATION61印染染色廢水制備水煤漿的實(shí)驗研究崇立芹,徐志強2(1.北京中煤陽(yáng)光礦業(yè)技術(shù)有限公司;2.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)化環(huán)學(xué)院,北京100083)摘要:研究了印染染色工藝常用的直接染料、酸性染料、活性染料及常用助劑食鹽、元眀粉對水煤漿性能的影響;實(shí)驗表明,在不加添加劑的情況下染色廢水可與煤樣直接制漿;加入少量分散劑可提高制漿濃度,三種常用染料可以起到常規分散劑的作用,常用化學(xué)助劑起到了類(lèi)似穩定劑的作用。關(guān)鍵詞:水煤漿;染色廢水;染料;化學(xué)助劑中圖分類(lèi)號:TQ536文獻標識碼:A文章編號:1005-8397(2016)01-0061-04印染染色工藝排出的廢水中含有大量染料和助影響劑。廢水色度高,COD含量高達300~700mg/L,BOD/COD一般小于0.2,可生化性較差。筆者利實(shí)驗用原料用染色廢水制備了水煤漿,實(shí)驗探討了染色廢水及1.1實(shí)驗用煤樣性質(zhì)廢水中主要染料、化學(xué)助劑等組分對水煤漿性能的制漿用煤性質(zhì)如表1所示。表1制漿用煤樣的工業(yè)分析與元素分析工業(yè)分析/%元素分析/%HOFCCHad1.607.0935,1456.1731.5676.144.921.451.2實(shí)驗用染料及化學(xué)助劑同量的印染促染劑NaCl、緩染劑Na2SO4探討對采用三種常用染料作為制備水煤漿的添加劑水煤漿性能的影響。進(jìn)行實(shí)驗,主要結構如表2所示,并通過(guò)加入不表2試驗選用的染料結構化學(xué)結構式2E要活性基團實(shí)驗代號H2N,直接耐NH2 OHn-NNNN○N○NNaOsSO3Na酸性粒子元青NH-◎SONa活性艷NaOSNH、N/NHN=N橙K=GNSO3Na收稿日期:201506-16DO:10.16200/jcnk.11-2627/td.2016.01.020作者簡(jiǎn)介:崇立芹(1979),女,安徽天長(cháng)人,200年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)(北京)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè),工學(xué)博士,北京中煤陽(yáng)光礦業(yè)技術(shù)有煤炭加工與綜合利用2016年第1期1.3染色廢水2.2分散劑用量對染色廢水制水煤漿成漿性能試驗用染色廢水取自天津某印染廠(chǎng),水質(zhì)如的影響表3所示。通過(guò)加人少量萘磺酸鹽分散劑,觀(guān)察分散劑表3試驗用印染廢水水質(zhì)對染色廢水制水煤漿性能的影響。分散劑用量分廢水BODsODc別取0.1%干煤量和0.2%干煤量,與不添加分散色度值劑時(shí)所制水煤漿相比,結果見(jiàn)圖3。%3500色液體稀不加分散劑0.43142釋200倍300→添加0.1%分散劑添加0.2%分散劑2染色廢水制水煤漿的性能B20001502.1染色廢水直接制漿1000采用染色廢水與實(shí)驗煤樣直接混合攪拌制漿,在不同制漿濃度(55%~60%)下,觀(guān)察煤漿成漿性,濃度對成漿性的影響如圖1所示。60煤漿濃度圖3分散劑用量對成漿性的影響數1000由圖3可以看出,制漿濃度相同時(shí),少量分散劑可使漿體的粘度大幅下降。如在漿體濃度為60%,無(wú)分散劑時(shí),粘度為1830mPa·s;添加0.1%千煤量的分散劑時(shí),表觀(guān)粘度僅為398制漿濃度mPa·s。分散劑的加入也明顯提高了制漿濃度圖1制漿濃度對染色廢水制水煤漿性能的影響如表觀(guān)粘度約1200mPa·s時(shí),未加分散劑時(shí)制漿濃度為59%,加入0.1%干煤量的分散劑后,由圖1可以看出,較理想的制漿濃度是濃度即可增加到63%。59%,此時(shí)100s剪切率下水煤漿的表觀(guān)粘度是1263mPa·s,水煤漿的流變性曲線(xiàn)如圖2所示。3染料對制漿性能的影響設定制漿濃度為62%,僅采用A、B、C4000種染料作為分散劑,觀(guān)察不同濃度染料對制漿性3000能的影響,結果如圖4~6所示200030001000250030405060708090100剪切率/sla2000100s1圖2染色廢水制水煤漿的流變性曲線(xiàn)15001000從圖1可以看出,染色廢水能與煤樣直接攪拌成漿,無(wú)需加任何添加劑,且煤漿有很好的流動(dòng)性和穩定性,可見(jiàn)染色廢水中存在起分散和穩定作用的物質(zhì)。隨著(zhù)制漿濃度的提高,水煤漿的直接染料濃度/gL粘度增加。圖2表明,染色廢水所制水煤漿為剪圖4A染料制漿的試驗結果016年第1期崇立芹,等:印染染色廢水制備水煤漿的實(shí)驗研究度為63%,A染料用量20g/L,不加添加劑條件2000下,化學(xué)助劑NaCl添加量對水煤漿性能的影響如圖7所示日150010s1自1500酸性染料濃度gL圖5B染料制漿的試驗結果010s2000NaC濃度/gL100s圖7NaCl用量對A染料煤漿性能的影響由圖7可以看出,加入NaCl對染料煤漿的1000性質(zhì)影響較大。增加NaCl用量,漿體粘度在低剪切率時(shí)上升很快,高剪切率時(shí)變化幅度很小。未加NaCl時(shí),在10s剪切速率下,漿體粘度為活性染料濃度gL860mPa·s;在100s-剪切速率下,漿體粘度為圖6C染料制漿的試驗結果809mPa· s. Nacl用量為20g/L時(shí),在10s剪切速率下,漿體粘度為2020mPa·s;在100s1)A、B、C染料都可與煤樣直接成漿,說(shuō)剪切速率下,漿體粘度為700mPa·s?？梢?jiàn)明這些染料能起到良好的分散作用NaCl主要影響了低剪切率的表觀(guān)粘度,使漿體穩(2)增加三種染料的用量,煤漿粘度均呈現定性得到了改善。下降趨勢,且低剪切率下的表觀(guān)粘度值下降很A染料的萘核上有—SO3Na基團,在水中易快,漿體表現較差的穩定性;解離,會(huì )產(chǎn)生一SO3陰離子。加入NaCl,一方3)通過(guò)實(shí)驗發(fā)現,染料與水煤漿常用分散面,Na'壓縮了雙電層,使煤粒絮凝;另一方面,劑的作用類(lèi)似,在一定用量時(shí)效果最佳,過(guò)多或A染料的結構中還含有羥基(—OH)和多個(gè)胺基過(guò)少都會(huì )影響成漿效果。選擇A、B、C染料制漿時(shí),最佳用量分別為10g/L、3g/L和2.5(-NH2),易形成氫鍵,在氫鍵和Na'的共同作L,可見(jiàn)每種染料的性能不盡相同用下,染料與煤粒之間容易絡(luò )合形成結構體3染料的分散性能與其結構密切相關(guān),染料的分子間運動(dòng)阻力大,因而煤漿的粘度會(huì )增加。但萘酚核上含有一SO3,為親水性基團,疏水基團煤漿受到高速剪切時(shí),強剪切力的作用遠遠大于是苯核和萘核,與煤粒作用時(shí),疏水基團吸附在分子間氫鍵作用,致使結構被破壞,因此,NaCl煤的主體上,親水基團朝向水,并吸附水形成水用量對高剪切速率下煤漿粘度值影響不大?；?起到分散作用,所以這些染料可與實(shí)驗煤4.2Na2SO4(元明粉)對水煤漿性能的影響樣直接制漿?？梢?jiàn)染色廢水中染料的存在對制備N(xiāo)a2SO4為酸性染料染色時(shí)常用的緩染劑,設水煤漿是有利的。定制漿濃度63%,B染料用量5g/L。不同元明粉(Na2SO4)添加量對煤漿性能的影響如圖8所示。4化學(xué)助劑對染料煤漿性能的影響由圖8可知,隨著(zhù)Na2SO4濃度的增加,漿體4煤炭加工與綜合利用2016年第1期200→10s出來(lái),所以煤漿的粘度會(huì )大幅上升。15005結論(1)染色廢水可以直接用于實(shí)驗煤樣制漿,100最佳的制漿濃度可達59%;少量分散劑的加入可以大幅提高制漿濃度。(2)染色廢水中主要組分染料可以代替常規分散劑制備水煤漿,即染料對水煤漿的制備是有利的圖8Na2SO4濃度對B染料水煤漿粘度的影響(3)染色工藝常用NaCl作促染劑,緩染劑Na2SO4主要影響煤漿低剪切率下的粘度值,因定值后,再增加Na2SO4用量,粘度變化很小。而影響漿體的穩定性。Na2SO4在水溶液中電離出硫酸根離子(4)從染色廢水、染料和化學(xué)助劑對水煤漿(SO),SO2和染料陰離子與煤分子中的陽(yáng)離子性能的影響發(fā)現,染色廢水中存在起到分散和穩產(chǎn)生靜電吸引力,SO體積小、運行速度快,會(huì )定作用的組分,對制備水煤漿是有利的,因此采優(yōu)先被煤中陽(yáng)離子吸附。染料陰離子體積大,運用水煤漿技術(shù)處理此類(lèi)廢水是可行的。行速度慢,靠近煤分子時(shí),染料中存在的羥基和參考文獻胺基還會(huì )與煤顆粒之間產(chǎn)生范德華力和氫鍵等其[1]李家珍.染料染色工業(yè)廢水處理[M].北京:化學(xué)工業(yè)他作用力,作用力大于SO2與煤粒之間的靜電出版社,199引力,因此可以取代SO與煤粒結合,SO延[2]何瑾馨.染料化學(xué)[M].北京:中國紡織出版社,2004緩了染料與煤粒之間的作用4。若SO2濃度增[3]邢風(fēng)蘭,徐群,賈麗華.印染助劑[M].北京:化學(xué)加,大量的SO4覆蓋在煤粒表面,阻礙了染料工業(yè)出版社,20084]沈志平.染整技術(shù)(第二冊)[M].北京:中國紡織出版分子與煤粒的接近,這樣染料的分散作用發(fā)揮不社,2005(上接第60頁(yè))表2改造后生產(chǎn)數據參考文獻序號上料時(shí)加熱時(shí)卸料時(shí)加工每日總蒸汽間/min量/t量t力/MPa[1]陳文敏,劉淑云,煤質(zhì)及化驗知識問(wèn)答[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20082.63.72,22]韓錦德,高俊,徐桂芹.工業(yè)型煤的現狀與開(kāi)發(fā)應用[J].潔凈煤技術(shù),2000,6(1):22-246605.42.23.8[3]閉武勤,李華燕型煤工藝在我廠(chǎng)的技術(shù)實(shí)踐[J].化工2.44.61,8206256技術(shù)與開(kāi)發(fā),2004,33(3):48-514.2[4]張少鋒,李啟平.噴霧干燥器的煤粉熱風(fēng)爐系統的設計J].陶瓷工程,1998,32(6):32-35101.9626[5]胡傳鼎.通風(fēng)除塵設備設計手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)平均值2.434.071.768.82635.25.42出版社,2003[6]李師倫,等.工業(yè)型煤發(fā)展現狀及研究方向[J]。煤炭加總結工與綜合利用,2000(2):6-10對蒸汽加熱器技術(shù)進(jìn)行有效改進(jìn)后用于規模[7]顧飛,高斌,李建會(huì ),等.粒度組成對煤粉燃燒率的化生產(chǎn)型煤過(guò)程中,在遼寧某煤業(yè)公司的運行實(shí)影響[C].中國鋼鐵年會(huì )論文集,2001,261-264.踐表明,改造后提高了型煤生產(chǎn)效率,節約了生8]常勇.提高煤粉燃燒率降低除塵灰中含碳量[C]·第十屆全國高爐煉鐵學(xué)術(shù)年會(huì )論文集,2009,6:223-225