分析國內外印染廢水脫色處理技術概要

2.3混凝脫色處理技術

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密切相關，而染料在水中的存在狀態又取決于其分子結構與物理化學特性。染料在印染廢水中有三種存在狀態：溶解態、膠體態和懸浮態。弱酸性染料一般為單偶氮或雙偶氮類，結構較為復雜，分子中含-SO3H、-OH等親水基團，溶解度中等，常溫下在水溶液中以接近膠體的狀態存在，易被混凝除去，且在pH為3-10的較寬的范圍內均具有良好的脫色效果。還原性染料分子結構的基本骨架是分子量較大的多環芳香族化合物，上面含-C=O及-NH-基團，疏水芳香環多而親水基團少。分散染料常具有偶氮、蒽醌骨架，分子中含-O-、-NH-等極性基團而無-SO3H、-OH等親水基團。這兩類都屬于非離子型的疏水性染料，在水中溶解度極小，穩定性較差，混凝劑加入后易發生凝聚而被除去，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構，分子中-SO3H、-OH、-COOH等親水性基團含量較高，水溶性好，溶解度大。活性染料有單偶氮型、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，在水中溶解性較好。上述兩類染料多以接近真溶液的狀態存在，即使混凝劑的投量較大，脫色率也很低。

2.3.2無機混凝劑

化學混凝劑可分為無機和有機兩大類。目前出現的無機混凝劑包括金屬鹽類和無機高分子聚合電解質，其中以鐵鹽、鎂鹽、鋁鹽以及硅、鈣元素的化合物為主。根據應用情況來看，堿式氯化鋁、硫酸鋁、三價鐵鹽等單純鋁鹽都對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理是將生色基團還原，還原產物為有機小分子不能被有效混凝去除，因此CODcr的去除率不高，且對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烈吸附作用，對含磺酸基團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。其機理是Mg2+與羥基、羧基或硫酸根離子反應生成穩定的螯合物，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。

大量的研究和應用實踐表明，采用無機混凝劑包括鐵鹽、鋁鹽、鎂鹽及無機絮凝劑對以膠體或懸浮狀態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有機絮凝劑

通常，用于印染廢水處理的有機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電荷，同時具有孤立電子對的核心原子與染料分子的極性基團發生絡合反應，其非極性端為憎水基，能吸附在絮凝體的憎水基團上，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，越易發生絡合反應。

表面活性劑用于印染廢水處理的報道很多，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合Al2(SO4)3在pH值為4-11時對含酸性和直接染料的絲綢印染廢水進行混凝氣浮處理，脫色率可達90-100%[19]。但陽離子表面活性劑與染料分子的絡合作用具有較強的選擇性，因此單獨使用往往難于達到很好的效果，需要和鋁鹽復配使用。

B.天然高分子及其改性絮凝劑

天然有機高分子絮凝劑由于原料來源廣泛，價格低廉，無毒，易于生物降解等特點顯示了良好的應用前景。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、木質素衍生物、甲殼素衍生物等三大類。

廢水處理中大部分微細顆粒和膠體都帶有負電荷，為了提高淀粉和木質素分子對這些小分子物質的作用能力，進行陽離子改性是一個重要研究方向。陽離子離子化淀粉和木質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.合成有機高分子絮凝劑

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

目前應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行側鏈改性，使之變為水溶性的、帶多種活性基團的兩性聚電解質。PAN-DCD對中性染料、活性染料、酸性染料的脫色效果良好，脫色率均達90%以上，對印染廢水兼有脫色和去除COD的雙重效果，若與聚合鋁復合使用，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的雙氰胺甲醛縮聚物，它對于印染廢水具有優異的脫色效果，但是投加量大會提高處理成本。