印染废水的絮凝脱色技术,投资费用低,设备占地少,处理量大,是一种被普遍采用的脱色技术。如何选择高效的絮凝剂和有效的絮凝脱色工艺,则是该技术的关键。印染废水絮凝脱色机制是以胶体化学的DLVO理论为基础的。就无机絮凝剂而言,是铁系、铝系等絮凝剂发生水解和聚合反应,生成高价聚羟阳离子,与水中的胶体进行压缩双电层、电中和脱稳、吸附架桥并辅以沉淀物网捕、卷扫作用,沉淀去除生成的粗大絮体(矾花),从而达到净水脱色目的。对于有机高分子絮凝剂而言,除了电中和与架桥作用外,可能还存在类似化学反应成键的絮凝机制。对水溶性染料废水的脱色思路不外乎两条,一是对絮凝剂的改性或重新构建,二是对染料分子做某些“修饰”。对无机高分子絮凝剂改性,引入具有络合能力的无机酸根或有机官能团,可能成为水溶性染料废水脱色的新趋势。通过向普通聚铁引入少量改性剂就可制得盐基度和聚合度更高、性能更优越的改性聚铁。笔者使用0.25ml改性PFS,0.2gNaOH(调节pH值)对浓度为0.1g/L的水溶性苯胺蓝脱色,脱色率达100%。改性聚铁由于在普通聚铁中引入了其它官能团,对染料分子产生络合聚沉作用,降低了染料分子的水溶性。无机高分子絮凝剂脱色机制不同于低分子无机絮凝剂,开发新絮凝剂也是亲水染料脱除的途径之一,如近来成为热点之一的聚硅酸盐絮凝剂。与此同时,有机高分子絮凝剂正在迅速发展,如淀粉改性阳离子絮凝剂对浊度、色度去除率均在90%以上,木质素季胺盐絮凝剂对丁酸染料废水脱色率达90%,两性壳聚糖可显著提高脱色及去除COD效果。某些物质能与染料分子反应,掩蔽甚至打断染料的亲水基团或破坏染料分子的发色结构,降低染料分子的水溶性,使其变为疏水性分子或离子。某些具有空轨道的金属离子如Mg2+、Fe2+、Ca2+,能接受孤对电子,能与含有孤对电子的染料分子络合生成结构复杂的大分子,使染料分子具有胶体性质而易被絮凝除去。FeSO4的絮凝机制除了电中和及压缩双电层外,还被普遍认为与络合沉降作用有关,即Fe2+能与染料分子中(NH2、-NR2、-OH等基团络合,使染料分子的溶解性发生变化。用FeSO4对活性染料废水做脱色实验,当投药量为750～950mg/L,pH为8.0～9.3时,可得到84%～94%的脱色率。
据报导,当用代号为NTA-1～NTA-6的微生物絮凝剂处理印染废水时,发现Ca2+有促进絮凝物生成和加大沉降速度的作用,相信这也与Ca2+的络合作用有关。在含水溶性阴离子染料的废水中添加镁盐,由于Mg2+对-COOH、-OH有很强的亲和能力,在碱性条件下形成化学絮凝以达到脱色目的。某些有机分子也可与染料分子形成络合物达到降低染料分子水溶性的目的,如带长链的阳离子表面活性剂2-十二烷基二甲基氯化铵及十二烷基氯化吡啶对含磺酸基团的水溶性染料废水。近年来发现氧化亦会促进絮凝,其机制在于有机分子在氧化剂作用下发生一定程度偶合或氧化剂打断染料分子亲水基团。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
对含阳离子染料的印染废水,以铁系、铝系为代表的无机絮凝剂对脱色基本无效,因为这些无机絮凝剂水解生成的聚羟阳离子与水体中复杂染料阳离子具有同种电荷,由于同性相斥的原因,凡靠阳离子的聚沉作用进行絮凝脱色的絮凝剂,包括无机絮凝剂,大部分阳性高分子絮凝剂,对阳离子染料都自然无能为力。笔者曾用三氯化铁(FC)、三氯化铝(AC)、硫酸铝(AS)、聚合氯化铁(PFC)、碱式氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)及其各种改性产品对龙胆紫、孔雀绿等阳离子染料废液做了脱色试验,发现这些阳离子无机絮凝剂对染料分子几乎不起任何作用。阳离子染料发色很深,色泽浓艳,脱色较困难。如果能将水中的染料阳离子通过某种方式转化为阴离子或中性分子,则可用无机絮凝剂或阳离子高分子絮凝剂除去。笔者采用氧化-絮凝两步法,对阳离子染料(龙胆紫)取得了很好的脱色效果。据报导,国外采用γ射线辐射-絮凝工艺,大大提高了对阳离子染料的去除率。无论氧化,还是γ射线辐射-絮凝工艺,都是将阳离子染料变为中性或阴性,再进一步处理而获得好的脱色效果。基于染料色机理的絮凝脱色机制开发或选择分子结构和空间形态与某一特定纤维结构与空间形态相同或相似的脱色剂,则该脱色剂对能染上此种纤维的染料均具有强亲和力,染料分子能“染上”该脱色剂并生成沉淀,从而将染料分子从水中脱除。据此,天津大学最近合成了一种高效脱色剂,有机絮凝剂PY及PAN-DCD则是仿羊毛蛋白纤维合成的。
