2.3混凝脫色處理技術(shù)

2.3.1染料的水溶性染料的混凝脫色效果與其在水中的存在狀態(tài)密切相關(guān)，而染料在水中的存在狀態(tài)又取決于其分子結(jié)構(gòu)與物理化學(xué)特性。染料在印染廢水中有三種存在狀態(tài)：溶解態(tài)、膠體態(tài)和懸浮態(tài)。弱酸性染料一般為單偶氮或雙偶氮類，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，分子中含-SO3H、-OH等親水基團(tuán)，溶解度中等，常溫下在水溶液中以接近膠體的狀態(tài)存在，易被混凝除去，且在pH為3-10的較寬的范圍內(nèi)均具有良好的脫色效果。還原性染料分子結(jié)構(gòu)的基本骨架是分子量較大的多環(huán)芳香族化合物，上面含-C=O及-NH-基團(tuán)，疏水芳香環(huán)多而親水基團(tuán)少。分散染料常具有偶氮、蒽醌骨架，分子中含-O-、-NH-等極性基團(tuán)而無-SO3H、-OH等親水基團(tuán)。這兩類都屬于非離子型的疏水性染料，在水中溶解度極小，穩(wěn)定性較差，混凝劑加入后易發(fā)生凝聚而被除去，且所需混凝劑的量較少。直接染料一般屬雙偶氮、三偶氮或二苯己烯型結(jié)構(gòu)，分子中-SO3H、-OH、-COOH等親水性基團(tuán)含量較高，水溶性好，溶解度大?；钚匀玖嫌袉闻嫉?、蒽醌型、酞菁型等，染料母體上含有較多的-SO3H、-OH、-COOH等親水性基團(tuán)，在水中溶解性較好。上述兩類染料多以接近真溶液的狀態(tài)存在，即使混凝劑的投量較大，脫色率也很低。

2.3.2無機(jī)混凝劑

化學(xué)混凝劑可分為無機(jī)和有機(jī)兩大類。目前出現(xiàn)的無機(jī)混凝劑包括金屬鹽類和無機(jī)高分子聚合電解質(zhì)，其中以鐵鹽、鎂鹽、鋁鹽以及硅、鈣元素的化合物為主。根據(jù)應(yīng)用情況來看，堿式氯化鋁、硫酸鋁、三價(jià)鐵鹽等單純鋁鹽都對(duì)一些水溶性染料廢水的脫色率不高，且使用的pH范圍較窄。硫酸亞鐵對(duì)于大部分水溶性染料均具有較好的脫色效果，例如處理硫化染色廢水，色度去除率為95%，硫化物和BOD去除率為96%和59%。

但由于硫酸亞鐵脫色的機(jī)理是將生色基團(tuán)還原，還原產(chǎn)物為有機(jī)小分子不能被有效混凝去除，因此CODcr的去除率不高，且對(duì)溶液中堿度的消耗較大，混凝劑的用量也較大[15]。

氧化鎂、硫酸鎂等鎂鹽，利用其在水溶液中生成的氫氧化鎂的強(qiáng)烈吸附作用，對(duì)含磺酸基團(tuán)的水溶性染料具有良好的處理效果，脫色率、CODcr去除率分別可達(dá)98%，70%以上[16]。Sato等[17]采用MgCl2和Ca(OH)2處理活性染料和分散性染料廢水，其效果要好于Al2(SO4)3、PAC、FeSO4/CaOH2。其機(jī)理是Mg2+與羥基、羧基或硫酸根離子反應(yīng)生成穩(wěn)定的螯合物，這些螯合物可通過絮凝作用從廢水中去除。但鎂鹽也存在pH范圍窄的缺點(diǎn)。

大量的研究和應(yīng)用實(shí)踐表明，采用無機(jī)混凝劑包括鐵鹽、鋁鹽、鎂鹽及無機(jī)絮凝劑對(duì)以膠體或懸浮狀態(tài)存在于廢水中的染料具有良好的脫色效果，如分散染料、硫化染料、氧化后的還原染料、偶合后的冰染染料、顏料以及分子量較大的直接染料和中性染料；而對(duì)不易形成膠體微粒的水溶性染料如酸性染料、活性染料及部分小分子的直接染料廢水則混凝脫色效果不理想。

2.3.3有機(jī)絮凝劑

通常，用于印染廢水處理的有機(jī)絮凝劑主要有表面活性劑、天然高分子及其改性絮凝劑、合成有機(jī)高分子絮凝劑三大類。

A.表面活性劑

由于長鏈陽離子表面活性劑的極性基帶有正電荷，能中和染料分子的負(fù)電荷，同時(shí)具有孤立電子對(duì)的核心原子與染料分子的極性基團(tuán)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，其非極性端為憎水基，能吸附在絮凝體的憎水基團(tuán)上，從而使染料絮體去除。因此分子量越大、碳鏈越長則表面自由能越高，越易發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。

表面活性劑用于印染廢水處理的報(bào)道很多，醇性醋酸十八胺可用于處理不溶性染料，如處理含硫化黑B染料的染棉布廢水，染料去除率可達(dá)99.2%[18]。StoicaL用十八烷基三甲基氯化銨和十六烷基溴化吡啶鹽結(jié)合Al2(SO4)3在pH值為4-11時(shí)對(duì)含酸性和直接染料的絲綢印染廢水進(jìn)行混凝氣浮處理，脫色率可達(dá)90-100%[19]。但陽離子表面活性劑與染料分子的絡(luò)合作用具有較強(qiáng)的選擇性，因此單獨(dú)使用往往難于達(dá)到很好的效果，需要和鋁鹽復(fù)配使用。

B.天然高分子及其改性絮凝劑

天然有機(jī)高分子絮凝劑由于原料來源廣泛，價(jià)格低廉，無毒，易于生物降解等特點(diǎn)顯示了良好的應(yīng)用前景。用于印染廢水處理的天然高分子絮凝劑主要有天然淀粉及其衍生物、木質(zhì)素衍生物、甲殼素衍生物等三大類。

廢水處理中大部分微細(xì)顆粒和膠體都帶有負(fù)電荷，為了提高淀粉和木質(zhì)素分子對(duì)這些小分子物質(zhì)的作用能力，進(jìn)行陽離子改性是一個(gè)重要研究方向。陽離子離子化淀粉和木質(zhì)素可以用于處理陽離子染料、直接染料和酸性染料廢水，脫色率均超過90%[20][21]。

C.合成有機(jī)高分子絮凝劑

合成的有機(jī)高分子絮凝劑分子量高，分子鏈中所帶的活性官能團(tuán)多，因此在水中的伸展度大，絮凝性能好，用量少，pH范圍廣，同時(shí)在過濾、脫水等固液分離操作方面都具有優(yōu)越的性能。

目前應(yīng)用效果最好的是高分子絮凝劑PAN-DCD，它是以聚丙烯腈為主鏈，用二氰二胺在堿性條件下進(jìn)行側(cè)鏈改性，使之變?yōu)樗苄缘?、帶多種活性基團(tuán)的兩性聚電解質(zhì)。PAN-DCD對(duì)中性染料、活性染料、酸性染料的脫色效果良好，脫色率均達(dá)90%以上，對(duì)印染廢水兼有脫色和去除COD的雙重效果，若與聚合鋁復(fù)合使用，去除效果更佳，最高COD去除率為63%[22]。另一類值得注意的脫色劑是近幾年出現(xiàn)的雙氰胺甲醛縮聚物，它對(duì)于印染廢水具有優(yōu)異的脫色效果，但是投加量大會(huì)提高處理成本。