3混凝沉淀(气浮)法
目前,在常用的印染废水脱色方法中,混凝沉淀(气浮)法由于技术投资省、设备简单、占地少等优点而被广泛应用。
在混凝过程中,混凝剂在水中先发生水解、聚合等化学反应,生成的水解、聚合产物再与水中的颗粒发生静电中和、粒间加桥、粘附卷扫等作用,生成粗大的混凝体再经沉淀除去。以上几种作用可能同时产生,在不同的条件下某种作用可能是主导因素。印染废水中染料发色基团就是通过上述的复杂过程而完成脱色处理的。混凝法的关键在于混凝剂的选择,投加量少,管理方便,并能取得最佳经济效果的混凝剂是最有生命力的。
在印染废水中使用的混凝剂很多,大致可分为无机混凝剂和有机混凝剂两类。
3.1无机混凝剂
在实际应用中的无机混凝剂以铁盐、铝盐为主,镁盐由于其特殊的吸附作用也和其它混凝剂复配而被广泛使用。
李玉江[3]的研究发现，PAFM是一种含有铁、铝、镁等多种金属离子的新型复合混凝剂。pH值在5～10范围内,PAFM具有良好的混凝除浊性能。PAFM自身的协同混凝作用,使其具有优良的脱色效果,且pH值适应范围宽。PAFM对成份复杂的工业印染废水具有良好的脱色效果和COD去除能力。
高玉宝[4]通过研究(化学氧化法和化学混凝法)发现,光激发产生的复合氧化气体较纯ClO2具有更好的脱色效果,且二者对活性染料废水的脱色效果优于对分散染料废水的脱色效果,都是在pH<10<>的条件下取得良好的脱色效果;化学混凝法对分散染料废水的脱色效果优于对活性染料废水的脱色效果,MgCl2·6H2O的脱色效果最好,PAC次之,Al2(SO4)3·18H2O最差;pH值对MgCl2·6H2O的脱色效果
胡成松[5]通过实验发现，聚合硫酸铁具有投加量小、矾花大、沉降速度快、脱色率高等优点,特别是其pH适应范围广,对pH=4的废水脱色率为85%,pH>6以后,脱色率可达92%以上。
黄新文[6、7]研究发现PSDC-Ⅰ、PSDC-Ⅱ均为同时具有混凝和脱色效果的新型无机高分子混凝剂,具有良好的去除效果和储存稳定性，且具有两个最佳脱色区:一个是pH值在6—8左右;另一个是pH值在13左右。
余莹[8]在实验中发现，将聚硅铝铁硼应用于处理印染废水,其脱色效果佳,透光率可达98%;用于处理生活污水,其COD的去除率高达85%；且具有制备工艺简单、高效、矾花大、沉降速度快、污泥体积小、脱色及去除COD效果良好等优点。
通过多方面的研究及实践证明,利用无机混凝剂可以较好地去除印染废水中大部分悬浮态染料、分散染料、还原染料、硫化染料及水溶性料中分子量较大的部分直接染料,但对于活性染料、金属络合染料的去除效果则较低。
3.2有机混凝剂
由于普通的无机混凝剂在废水处理中药剂投加量大,处理费用高,且随水质的变化需改变加药条件,因此运行管理比较复杂。最近几年的研究结果表明,有机高分子混凝剂与无机混凝剂相比,具有用量少、pH适用范围广、受盐类及环境条件影响小、污泥量少、处理效果好等优良性能。目前用于印染废水中的有机混凝剂主要分为天然和合成两大类。
3.2.1天然有机高分子混凝剂
天然高分子混凝剂的主要品种有碳水化合物类(多聚糖类)、壳聚糖、甲壳素类，微生物混凝剂类三大类，通常使用农副产品中的有机高分子物质提取制得,价廉,易降解,但电荷密度较小,分子量较低,且易发生生物降解而失去混凝活性,故使用范围不广。
以价廉物丰、无毒、生物可降解的淀粉为原料制得的阳离子淀粉在工业废水处理中是优良的高分子混凝剂和阴离子交换剂。取代度0.3以下的阳离子淀粉对印染废水有脱色效率高、用量少、成本低、无二次污染等特点。具本植等[10]选用N-环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)为阳离子化试剂,以6%LiOH水溶液为催化剂,控制温度70℃、反应时间2 h、反应体系含水量24.6%，以干法制备了取代度为0.5的交联阳离子淀粉(CCS),脱色效果可达90%左右。李旭祥[11]用(NH4)2SO4做引发剂,将淀粉与丙烯腈进行接枝共聚反应制得的改性淀粉混凝剂,用于处理印染废水,色度去除率为91%以上。
木质素是天然芳香蔟化合物,吴冰艳[12]利用木质素做原料,用季胺盐单体与之进行接枝聚合制得的木质季胺盐混凝剂,在处理丁酸染料废水时,混凝剂中的季胺离子与废水中的磺酸基团发生化学反应,生成不溶于水的物质,从而使染料得以混凝沉降去除。当投加量为20 mg/L时,色度去除率可达90%以上。
壳聚糖的混凝机理主要是电荷中和以及分子架桥作用[13]。甲壳素是自然界中存在的一种多糖物质,广泛存在于虾、蟹的外壳中,壳聚糖作为混凝剂处理废水,在适当的条件下可以回用;甲基壳聚糖是甲壳素一种衍生物,处理印染废水的脱色率与壳聚糖相当,但混凝速度快于壳聚糖,且混凝物不易破碎,便于固体液分离。方忻兰[14]利用海虾、蟹壳为原料,制得的壳聚糖为阴离子型天然有机高分子混凝剂,用来处理印染废水,CODCr去除率可达85%以上,形成的矾花颗粒大,沉降快。
无论是无机混凝剂和有机混凝剂都存在最佳剂量,小于或大于最佳投加量,混凝效果都不好。邹鹏[15]通过实验得出：阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、壳聚糖、三氯化铝的最佳投加质量浓度分别为0.2g/L、10g/L、35g/L。三者中，阳离子聚丙烯酰胺的药剂最低，AlCl3使用药剂最多。将壳聚糖与氯化铝复合,能大大提高污泥的脱水性能。壳聚糖能很好地对污泥进行预调理，使其易机械脱水；其调理效果好于无机的AlCl3，但却差于CPAM。在采用AlCl3和壳聚糖两种混凝剂复合对污泥进行调理时，发现污泥比阻值达到更低水平，两者投加顺序不同对污泥调理效果也不同。
3.2.2合成有机高分子混凝剂
人工合成的有机高分子混凝剂,分子量大,分子链中所带的官能团多,在水中的伸展度大,混凝性能好,用量小,pH值范围广。同时在混凝过滤、脱水等分离操作方面都具有优越的性能。
目前应用最好的高分子混凝剂PAN-DCD,通过静电作用和分子间氢键将水中的日染料混凝、聚沉和沉降,其对中性染料、活性染料、酸性染料脱色效果良好,脱色率达90%以上
基于染料染色机理的混凝脱色机制,邵青等合成了外观为无色或浅色粘稠液体,它是一种分子结构和空间形态与植物纤维以及蛋白质纤维的结构和空间结构相似的线性分子。该脱色剂对能染上这种纤维的染料均具有强亲和力,其印染废水的COD去除率为50—90%,色度去除率为80—99.9%。
孙云霞[16]以魔芋精粉为主要原料，用磷酸二氢钠为酯化剂在尿素的催化下，合成魔芋葡甘聚糖磷酸酯新型有机高分子絮凝剂。它可应用于煮茧废液蛋白质沉淀水的处理，效果较好，用量少，成本低，是中新型的水的净化剂。
合成有机高分子混凝剂虽然具有良好的混凝性能,但由于残留单体毒性,限制了它的食品加工、给水处理及发酵工业等方面的发展。今后应优化开发无毒有机高分子混凝剂的合成工艺,从而使开发的新产品效果更好,成本更低,应用面更广。天然高分子改性阳离子型混凝剂,具有优良的混凝性、不致病性及安全性、可生物降解性,正引起世人的普遍关注,根据我国国情,开发天然高分子混凝剂是大有前途的。
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