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3混凝沉淀(氣浮)法

目前,在常用的印染廢水脫色方法中,混凝沉淀(氣浮)法由于技術(shù)投資省、設(shè)備簡單、占地少等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。

在混凝過程中,混凝劑在水中先發(fā)生水解、聚合等化學(xué)反應(yīng),生成的水解、聚合產(chǎn)物再與水中的顆粒發(fā)生靜電中和、粒間加橋、粘附卷掃等作用,生成粗大的混凝體再經(jīng)沉淀除去。以上幾種作用可能同時產(chǎn)生,在不同的條件下某種作用可能是主導(dǎo)因素。印染廢水中染料發(fā)色基團(tuán)就是通過上述的復(fù)雜過程而完成脫色處理的。混凝法的關(guān)鍵在于混凝劑的選擇,投加量少,管理方便,并能取得最佳經(jīng)濟(jì)效果的混凝劑是最有生命力的。

在印染廢水中使用的混凝劑很多,大致可分為無機(jī)混凝劑和有機(jī)混凝劑兩類。

3.1無機(jī)混凝劑

在實際應(yīng)用中的無機(jī)混凝劑以鐵鹽、鋁鹽為主,鎂鹽由于其特殊的吸附作用也和其它混凝劑復(fù)配而被廣泛使用。
李玉江[3]的研究發(fā)現(xiàn)，PAFM是一種含有鐵、鋁、鎂等多種金屬離子的新型復(fù)合混凝劑。pH值在5～10范圍內(nèi),PAFM具有良好的混凝除濁性能。PAFM自身的協(xié)同混凝作用,使其具有優(yōu)良的脫色效果,且pH值適應(yīng)范圍寬。PAFM對成份復(fù)雜的工業(yè)印染廢水具有良好的脫色效果和COD去除能力。

高玉寶[4]通過研究(化學(xué)氧化法和化學(xué)混凝法)發(fā)現(xiàn),光激發(fā)產(chǎn)生的復(fù)合氧化氣體較純ClO2具有更好的脫色效果,且二者對活性染料廢水的脫色效果優(yōu)于對分散染料廢水的脫色效果,都是在pH<10<>的條件下取得良好的脫色效果;化學(xué)混凝法對分散染料廢水的脫色效果優(yōu)于對活性染料廢水的脫色效果,MgCl2·6H2O的脫色效果最好,PAC次之,Al2(SO4)3·18H2O最差;pH值對MgCl2·6H2O的脫色效果

胡成松[5]通過實驗發(fā)現(xiàn)，聚合硫酸鐵具有投加量小、礬花大、沉降速度快、脫色率高等優(yōu)點(diǎn),特別是其pH適應(yīng)范圍廣,對pH=4的廢水脫色率為85%,pH>6以后,脫色率可達(dá)92%以上。

黃新文[6、7]研究發(fā)現(xiàn)PSDC-Ⅰ、PSDC-Ⅱ均為同時具有混凝和脫色效果的新型無機(jī)高分子混凝劑,具有良好的去除效果和儲存穩(wěn)定性，且具有兩個最佳脫色區(qū):一個是pH值在6—8左右;另一個是pH值在13左右。

余瑩[8]在實驗中發(fā)現(xiàn)，將聚硅鋁鐵硼應(yīng)用于處理印染廢水,其脫色效果佳,透光率可達(dá)98%;用于處理生活污水,其COD的去除率高達(dá)85%；且具有制備工藝簡單、高效、礬花大、沉降速度快、污泥體積小、脫色及去除COD效果良好等優(yōu)點(diǎn)。

通過多方面的研究及實踐證明,利用無機(jī)混凝劑可以較好地去除印染廢水中大部分懸浮態(tài)染料、分散染料、還原染料、硫化染料及水溶性料中分子量較大的部分直接染料,但對于活性染料、金屬絡(luò)合染料的去除效果則較低。

3.2有機(jī)混凝劑

由于普通的無機(jī)混凝劑在廢水處理中藥劑投加量大,處理費(fèi)用高,且隨水質(zhì)的變化需改變加藥條件,因此運(yùn)行管理比較復(fù)雜。最近幾年的研究結(jié)果表明,有機(jī)高分子混凝劑與無機(jī)混凝劑相比,具有用量少、pH適用范圍廣、受鹽類及環(huán)境條件影響小、污泥量少、處理效果好等優(yōu)良性能。目前用于印染廢水中的有機(jī)混凝劑主要分為天然和合成兩大類。

3.2.1天然有機(jī)高分子混凝劑

天然高分子混凝劑的主要品種有碳水化合物類(多聚糖類)、殼聚糖、甲殼素類，微生物混凝劑類三大類，通常使用農(nóng)副產(chǎn)品中的有機(jī)高分子物質(zhì)提取制得,價廉,易降解,但電荷密度較小,分子量較低,且易發(fā)生生物降解而失去混凝活性,故使用范圍不廣。

以價廉物豐、無毒、生物可降解的淀粉為原料制得的陽離子淀粉在工業(yè)廢水處理中是優(yōu)良的高分子混凝劑和陰離子交換劑。取代度0.3以下的陽離子淀粉對印染廢水有脫色效率高、用量少、成本低、無二次污染等特點(diǎn)。具本植等[10]選用N-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(GTA)為陽離子化試劑,以6%LiOH水溶液為催化劑,控制溫度70℃、反應(yīng)時間2 h、反應(yīng)體系含水量24.6%，以干法制備了取代度為0.5的交聯(lián)陽離子淀粉(CCS),脫色效果可達(dá)90%左右。李旭祥[11]用(NH4)2SO4做引發(fā)劑,將淀粉與丙烯腈進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)制得的改性淀粉混凝劑,用于處理印染廢水,色度去除率為91%以上。

木質(zhì)素是天然芳香蔟化合物,吳冰艷[12]利用木質(zhì)素做原料,用季胺鹽單體與之進(jìn)行接枝聚合制得的木質(zhì)季胺鹽混凝劑,在處理丁酸染料廢水時,混凝劑中的季胺離子與廢水中的磺酸基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成不溶于水的物質(zhì),從而使染料得以混凝沉降去除。當(dāng)投加量為20 mg/L時,色度去除率可達(dá)90%以上。

殼聚糖的混凝機(jī)理主要是電荷中和以及分子架橋作用[13]。甲殼素是自然界中存在的一種多糖物質(zhì),廣泛存在于蝦、蟹的外殼中,殼聚糖作為混凝劑處理廢水,在適當(dāng)?shù)臈l件下可以回用;甲基殼聚糖是甲殼素一種衍生物,處理印染廢水的脫色率與殼聚糖相當(dāng),但混凝速度快于殼聚糖,且混凝物不易破碎,便于固體液分離。方忻蘭[14]利用海蝦、蟹殼為原料,制得的殼聚糖為陰離子型天然有機(jī)高分子混凝劑,用來處理印染廢水,CODCr去除率可達(dá)85%以上,形成的礬花顆粒大,沉降快。

無論是無機(jī)混凝劑和有機(jī)混凝劑都存在最佳劑量,小于或大于最佳投加量,混凝效果都不好。鄒鵬[15]通過實驗得出：陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)、殼聚糖、三氯化鋁的最佳投加質(zhì)量濃度分別為0.2g/L、10g/L、35g/L。三者中，陽離子聚丙烯酰胺的藥劑最低，AlCl3使用藥劑最多。將殼聚糖與氯化鋁復(fù)合,能大大提高污泥的脫水性能。殼聚糖能很好地對污泥進(jìn)行預(yù)調(diào)理，使其易機(jī)械脫水；其調(diào)理效果好于無機(jī)的AlCl3，但卻差于CPAM。在采用AlCl3和殼聚糖兩種混凝劑復(fù)合對污泥進(jìn)行調(diào)理時，發(fā)現(xiàn)污泥比阻值達(dá)到更低水平，兩者投加順序不同對污泥調(diào)理效果也不同。

3.2.2合成有機(jī)高分子混凝劑

人工合成的有機(jī)高分子混凝劑,分子量大,分子鏈中所帶的官能團(tuán)多,在水中的伸展度大,混凝性能好,用量小,pH值范圍廣。同時在混凝過濾、脫水等分離操作方面都具有優(yōu)越的性能。

目前應(yīng)用最好的高分子混凝劑PAN-DCD,通過靜電作用和分子間氫鍵將水中的日染料混凝、聚沉和沉降,其對中性染料、活性染料、酸性染料脫色效果良好,脫色率達(dá)90%以上

基于染料染色機(jī)理的混凝脫色機(jī)制,邵青等合成了外觀為無色或淺色粘稠液體,它是一種分子結(jié)構(gòu)和空間形態(tài)與植物纖維以及蛋白質(zhì)纖維的結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)相似的線性分子。該脫色劑對能染上這種纖維的染料均具有強(qiáng)親和力,其印染廢水的COD去除率為50—90%,色度去除率為80—99.9%。

孫云霞[16]以魔芋精粉為主要原料，用磷酸二氫鈉為酯化劑在尿素的催化下，合成魔芋葡甘聚糖磷酸酯新型有機(jī)高分子絮凝劑。它可應(yīng)用于煮繭廢液蛋白質(zhì)沉淀水的處理，效果較好，用量少，成本低，是中新型的水的凈化劑。

合成有機(jī)高分子混凝劑雖然具有良好的混凝性能,但由于殘留單體毒性,限制了它的食品加工、給水處理及發(fā)酵工業(yè)等方面的發(fā)展。今后應(yīng)優(yōu)化開發(fā)無毒有機(jī)高分子混凝劑的合成工藝,從而使開發(fā)的新產(chǎn)品效果更好,成本更低,應(yīng)用面更廣。天然高分子改性陽離子型混凝劑,具有優(yōu)良的混凝性、不致病性及安全性、可生物降解性,正引起世人的普遍關(guān)注,根據(jù)我國國情,開發(fā)天然高分子混凝劑是大有前途的。