分析国内外印染废水脱色处理技术概要

2.3混凝脱色处理技术

2.3.1染料的水溶性染料的混凝脱色效果与其在水中的存在状态密切相关，而染料在水中的存在状态又取决于其分子结构与物理化学特性。染料在印染废水中有三种存在状态：溶解态、胶体态和悬浮态。弱酸性染料一般为单偶氮或双偶氮类，结构较为复杂，分子中含-SO3H、-OH等亲水基团，溶解度中等，常温下在水溶液中以接近胶体的状态存在，易被混凝除去，且在pH为3-10的较宽的范围内均具有良好的脱色效果。还原性染料分子结构的基本骨架是分子量较大的多环芳香族化合物，上面含-C=O及-NH-基团，疏水芳香环多而亲水基团少。分散染料常具有偶氮、蒽醌骨架，分子中含-O-、-NH-等极性基团而无-SO3H、-OH等亲水基团。这两类都属于非离子型的疏水性染料，在水中溶解度极小，稳定性较差，混凝剂加入后易发生凝聚而被除去，且所需混凝剂的量较少。直接染料一般属双偶氮、三偶氮或二苯己烯型结构，分子中-SO3H、-OH、-COOH等亲水性基团含量较高，水溶性好，溶解度大。活性染料有单偶氮型、蒽醌型、酞菁型等，染料母体上含有较多的-SO3H、-OH、-COOH等亲水性基团，在水中溶解性较好。上述两类染料多以接近真溶液的状态存在，即使混凝剂的投量较大，脱色率也很低。

2.3.2无机混凝剂

化学混凝剂可分为无机和有机两大类。目前出现的无机混凝剂包括金属盐类和无机高分子聚合电解质，其中以铁盐、镁盐、铝盐以及硅、钙元素的化合物为主。根据应用情况来看，碱式氯化铝、硫酸铝、三价铁盐等单纯铝盐都对一些水溶性染料废水的脱色率不高，且使用的pH范围较窄。硫酸亚铁对于大部分水溶性染料均具有较好的脱色效果，例如处理硫化染色废水，色度去除率为95%，硫化物和BOD去除率为96%和59%。

但由于硫酸亚铁脱色的机理是将生色基团还原，还原产物为有机小分子不能被有效混凝去除，因此CODcr的去除率不高，且对溶液中碱度的消耗较大，混凝剂的用量也较大[15]。

氧化镁、硫酸镁等镁盐，利用其在水溶液中生成的氢氧化镁的强烈吸附作用，对含磺酸基团的水溶性染料具有良好的处理效果，脱色率、CODcr去除率分别可达98%，70%以上[16]。Sato等[17]采用MgCl2和Ca(OH)2处理活性染料和分散性染料废水，其效果要好于Al2(SO4)3、PAC、FeSO4/CaOH2。其机理是Mg2+与羟基、羧基或硫酸根离子反应生成稳定的螯合物，这些螯合物可通过絮凝作用从废水中去除。但镁盐也存在pH范围窄的缺点。

大量的研究和应用实践表明，采用无机混凝剂包括铁盐、铝盐、镁盐及无机絮凝剂对以胶体或悬浮状态存在于废水中的染料具有良好的脱色效果，如分散染料、硫化染料、氧化后的还原染料、偶合后的冰染染料、颜料以及分子量较大的直接染料和中性染料；而对不易形成胶体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废水则混凝脱色效果不理想。

2.3.3有机絮凝剂

通常，用于印染废水处理的有机絮凝剂主要有表面活性剂、天然高分子及其改性絮凝剂、合成有机高分子絮凝剂三大类。

A.表面活性剂

由于长链阳离子表面活性剂的极性基带有正电荷，能中和染料分子的负电荷，同时具有孤立电子对的核心原子与染料分子的极性基团发生络合反应，其非极性端为憎水基，能吸附在絮凝体的憎水基团上，从而使染料絮体去除。因此分子量越大、碳链越长则表面自由能越高，越易发生络合反应。

表面活性剂用于印染废水处理的报道很多，醇性醋酸十八胺可用于处理不溶性染料，如处理含硫化黑B染料的染棉布废水，染料去除率可达99.2%[18]。StoicaL用十八烷基三甲基氯化铵和十六烷基溴化吡啶盐结合Al2(SO4)3在pH值为4-11时对含酸性和直接染料的丝绸印染废水进行混凝气浮处理，脱色率可达90-100%[19]。但阳离子表面活性剂与染料分子的络合作用具有较强的选择性，因此单独使用往往难于达到很好的效果，需要和铝盐复配使用。

B.天然高分子及其改性絮凝剂

天然有机高分子絮凝剂由于原料来源广泛，价格低廉，无毒，易于生物降解等特点显示了良好的应用前景。用于印染废水处理的天然高分子絮凝剂主要有天然淀粉及其衍生物、木质素衍生物、甲壳素衍生物等三大类。

废水处理中大部分微细颗粒和胶体都带有负电荷，为了提高淀粉和木质素分子对这些小分子物质的作用能力，进行阳离子改性是一个重要研究方向。阳离子离子化淀粉和木质素可以用于处理阳离子染料、直接染料和酸性染料废水，脱色率均超过90%[20][21]。

C.合成有机高分子絮凝剂

合成的有机高分子絮凝剂分子量高，分子链中所带的活性官能团多，因此在水中的伸展度大，絮凝性能好，用量少，pH范围广，同时在过滤、脱水等固液分离操作方面都具有优越的性能。

目前应用效果最好的是高分子絮凝剂PAN-DCD，它是以聚丙烯腈为主链，用二氰二胺在碱性条件下进行侧链改性，使之变为水溶性的、带多种活性基团的两性聚电解质。PAN-DCD对中性染料、活性染料、酸性染料的脱色效果良好，脱色率均达90%以上，对印染废水兼有脱色和去除COD的双重效果，若与聚合铝复合使用，去除效果更佳，最高COD去除率为63%[22]。另一类值得注意的脱色剂是近几年出现的双氰胺甲醛缩聚物，它对于印染废水具有优异的脱色效果，但是投加量大会提高处理成本。