陽(yáng)離子型PANUPAC復合絮凝劑對活性染料廢水的脫色作用

在印染廢水處理過(guò)程中，化學(xué)絮凝是十分關(guān)鍵的步驟。其機理一般認為是通過(guò)壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋和網(wǎng)捕等作用脫穩，形成絮團，再沉淀分離，從而達到凈化的目的[1]。自從20世紀6o年代聚合氯化鋁[PAC]問(wèn)世以來(lái)。由于它比傳統無(wú)機絮凝劑如硫酸鋁、氯化鐵的性能優(yōu)越，得到廣泛應用。但是，它的相對分子質(zhì)量和粒度大小以及絮凝、架橋能力仍比有機絮凝劑差得多[2-3]。近年來(lái)，利用無(wú)機/有機高分子復合絮凝劑進(jìn)行印染廢水的絮凝處理已逐漸成為國內外的研究熱點(diǎn)之一。與無(wú)機絮凝劑相比，有機高分子絮凝劑具有絮凝速度快，用量少，受pH及溫度影響小等優(yōu)點(diǎn)。本文將采用聚合氯化鋁/聚丙烯酰胺(PAM)復合絮凝劑對活性染料廢水進(jìn)行絮凝脫色研究，并分析絮體的微觀(guān)形貌以探討其作用機理。

1 實(shí)驗

1．1 材料與儀器

染料活性紅EF一6B(上海染化八廠(chǎng))；聚合氯化鋁PAC(上海未來(lái)水處理有限公司)；聚丙烯酰胺PAM[上海未來(lái)水處理有限公司生產(chǎn)，w(固體份)>88% ，1 s/L的黏度3．6～4．1 cps]，不同型號的PAM 陽(yáng)離子度分別是：PAM一1為20%，PAM一2為40% ，PAM一3為50% ，PAM一4為100% ；其他試劑均為AR。

721分光光度計(上海精密科學(xué)儀器有限公司)；JB90D精密電動(dòng)攪拌器(江蘇金壇榮華儀器制造有限公司)；JSM一6360型掃描電子顯微鏡(SEM)。

1．2 方法

標準曲線(xiàn)的確定：在波長(cháng)為540 nm時(shí)，測定不同質(zhì)量濃度的活性紅染料模擬廢水的吸光度，繪制標準曲線(xiàn)，得到吸光度與廢水中染料質(zhì)量濃度之間的表達式為：Y=0．02212+0．01453X，(R=0．99954) (1)

式中：y-吸光度； 一活性紅的質(zhì)量濃度(mg/L)。

絮凝實(shí)驗：取500 mL質(zhì)量濃度為100 ms/L的模擬活性紅染料廢水，先后加入不同質(zhì)量濃度的的PAC，快速攪拌2min后加入PAM，繼續快速攪拌2 min后，緩慢攪拌10 min，靜置20 min。取上層清液測定吸光度，利用標準曲線(xiàn)根據式2計算脫色率。

脫色率(%)=(p0-ρi)/ρ0×100 (2)

式中：ρ0--廢水中活性紅的初始質(zhì)量濃度(ms/L)；ρi 一測試樣品中活性紅的質(zhì)量濃度(mg/L)。

絮體微觀(guān)形貌的觀(guān)察：將在上述絮凝實(shí)驗中得到的絮體沉淀抽濾后置于常溫下自然風(fēng)干。在干燥后的試樣表面噴金后用SEM觀(guān)察其微觀(guān)形貌并拍照。

2 結果與討論

2．1 pH對脫色性能的影響

用氨水調節模擬廢水的pH，投加300 ms/L PAC進(jìn)行絮凝脫色。測定并計算pH與脫色率的關(guān)系如圖1所示。

pH=7．42時(shí)，PAC對染料廢水具有最佳的脫色效果�？梢酝茰y在ll~pH條件下，更有利于膠體的脫穩，聚沉。因此，在后續實(shí)驗中均預先將呈弱酸性的模擬廢水的pH調節至7．42。

2．2 陽(yáng)離子型PAM 的質(zhì)量濃度對復合絮凝劑絮凝性能的影響

分別將不同編號的陽(yáng)離子型PAM與PAC復合，結果表明，復合絮凝劑的脫色率普遍高于單純的PAC。僅以PAM一1(陽(yáng)離子度為20%)與PAC復合后的絮凝性能與單純的PAC相比較為例，如圖2所示。

投加量是評價(jià)絮凝劑性能的重要指標之一。在達到相同處理效果的前題下，盡量降低投加量是降低成本的重要手段。結果表明，脫色率達90%以上時(shí)，加入P(PAM)=1～2ms/L即可將PAC的用量從150 mg/L減少至100 mg/L。而p(PAM)  =1～2 mg/L復合以P(PAC)：150 mg/L可達到接近100% 的脫色效果。同時(shí)發(fā)現，加入p(PAM)=1 ms/L與P(PAM)=2 ms/L的曲線(xiàn)變化趨勢一致，并且脫色效果相當。這是因為過(guò)多的PAM會(huì )導致大分子的橋聯(lián)卷掃作用相互影響。發(fā)生抑制，無(wú)法完全發(fā)揮架橋作用。

2．3 陽(yáng)離子型PAM 的離子度對復合絮凝劑絮凝性能的影響

在不同的PAC質(zhì)量濃度條件下，將不同離子度的PAM與PAC復合后進(jìn)行脫色實(shí)驗。PAM的陽(yáng)離子度對脫色率的影響見(jiàn)圖3。

比較圖3A和圖3B可以看出，當P(PAM)=1 mg/L，P(PAC)<150 mg/L時(shí)，隨著(zhù)陽(yáng)離子度的增加脫色率逐漸下降，P(PAC)>150 mg/L時(shí)則在50% 陽(yáng)離子度時(shí)出現峰值；當p(PAM)=2 mg/L，P(PAC)=50 mg/L時(shí)，隨著(zhù)陽(yáng)離子度的增加脫色率逐漸下降，P(PAC)>50 mg/L時(shí)則同樣在50% 陽(yáng)離子度時(shí)出現峰值。出現這些現象的原因是：加人PAC后廢水中的膠體由于電中和的作用而脫穩形成細小的礬花，再加入陽(yáng)離子型PAM可以進(jìn)一步中和膠體表面的負電荷，并且發(fā)揮吸附架橋作用，使得礬花體積增大易于快速下沉，達到良好的脫色效果。但是過(guò)多的陽(yáng)離子會(huì )導致在中和了膠體中的負電荷后仍有多余的正電荷，部分膠體顆粒則會(huì )因電荷排斥而重新分散穩定，使脫色效果下降。在陽(yáng)離子度過(guò)高時(shí)這種現象更加明顯[4-5]。

2．4 不同絮凝劑作用下絮體的電鏡特征

比較未加人與加人陽(yáng)離子型PAM所形成的絮體微觀(guān)形貌可以發(fā)現，在PAC單純的電中和作用下，絮體呈現較為平坦的均勻的連續絮狀形態(tài)。加人陽(yáng)離子型PAM后，由于PAM分子鏈的橋聯(lián)卷掃作用，使得絮體具有起伏不平的鏈網(wǎng)狀結構，絮體中存在有孔洞，呈現出不連續的棒條狀形態(tài)[6]。

3 結論

(1)將陽(yáng)離子型PAM與PAC復合用于印染廢水的脫色處理，可達到接近100% 的處理效果。加人P(PAM)=1mg/L可將PAC的用量從150 mg/L減少至100 mg/L。

(2)在不同的PAC質(zhì)量濃度條件下，脫色性能與PAM陽(yáng)離子度的關(guān)系呈現不同的變化規律。PAM 陽(yáng)離子度為50% 時(shí)，脫色率可達到90% 以上，過(guò)多的陽(yáng)離子會(huì )導致膠體顆粒重新穩定。

(3)PAC作用下絮體呈現連續的絮狀形態(tài)。加入陽(yáng)離子型PAM后絮體具有起伏不平的鏈網(wǎng)狀結構。

作者簡(jiǎn)介：霍宇凝女(1972一)，博士，講師，主要從事水處理劑的研究，電話(huà)：021-64322272，E-mail：hyn7210@sohu．com

參考文獻：
[1] 湯心虎，黃秀微，劉佩璇，等，無(wú) 有機復合絮凝劑對印染廢水脫色的研究[J]水處理技術(shù)，2001，27(5)：267—270．
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[3] 高寶玉，于慧，韓尚富，等．聚硅氯化鋁混凝劑除油效果的試驗[J]．上海環(huán)境科學(xué)，1998，17(8)：26—3O．
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[6] 劉和清，汪鳳珍，袁天佑，等．聚硅酸鋅絮凝劑的電鏡特征和絮凝效果[J]，環(huán)境化學(xué)，2001，20(2)：179—184 來(lái)源：谷騰水網(wǎng)  霍宇凝，王靜華，袁 虹，薛 莉，顧曉蔚