如何提高絮凝沉降法处理有色废水的效率

北极星环保网讯:近年来，随着我国印染行业的迅速发展，大量清洁水资源被消耗的同时，有色废水的排放量也日益增加.据相关研究报道，在染色工艺流程中大约有10%~20%的染料被浪费并随污水排放出去.有色废水的排放，不仅破坏水体的美观，而且其中含有的染料会在环境中积累，人类生活和生态环境都因此受到极大影响.目前，处理染料废水的方法主要有活性炭吸附法、化学氧化法、絮凝沉降法.鉴于染料复杂的理化性质以及较好的水溶性，用一般的物理吸附技术脱色效果不理想，而且化学氧化成本较高，而絮凝沉降法由于处理成本低，效果好，得到越来越多的推广.

双氰胺甲醛型脱色絮凝剂是絮凝沉降法处理染料废水很有效的产品之一，二者的缩聚物最早是应用在固色剂方面，而后发现其在脱色方面也有一定效果，但未改性脱色剂存在的问题就是脱色剂与染料分子作用后的絮体细小且分散，脱色沉降效果欠佳等.为提高双氰胺甲醛型脱色絮凝剂的絮凝性能，笔者选用尿素、三聚氰胺为改性剂制备了一种高效脱色剂.因为尿素、三聚氰胺分子结构中都含有氨基，和双氰胺的结构相似，能够与甲醛反应，生成羟甲基聚合物进而缩聚成线性大分子，其缩聚产物分子量大，活性官能团充足，与染料形成絮体粗大，有色废水容易澄清.通过烧杯实验，研究了染料结构及其初始浓度、投加量、pH、无机盐浓度、与PAC复配等因素对其脱色效果的影响，并对其进行红外光谱分析.

2 材料与方法

2.1 试剂及仪器

试剂：双氰胺、甲醛(37%)、尿素、三聚氰胺、氯化铵、氢氧化钠、盐酸、氯化钠等均为分析纯，聚合氯化铝，酸性红18、酸性红GR和金橙Ⅱ均为商业级，无纯化.

仪器：  722S可见分光光度计(上海菁华科技仪器有限公司)，TJ270-30A红外分光光度计(天津布兰顿科技有限公司)，NDS-5J数显粘度计(上海舜宇恒平科学仪器有限公司)，DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器(巩义市予华仪器有限责任公司)，DZF-6210型真空干燥箱(郑州南北仪器设备有限公司).

2.2 改性脱色絮凝剂的合成

在装有温度计、冷凝管的三口烧瓶中，加入双氰胺2.1 g、甲醛7 mL、氯化铵0.5 g、尿素0.2 g、三聚氰胺0.1 g，边搅拌边逐步升温到50  ℃后，停止加热，反应10 min，然后再加入氯化铵0.5 g，再升温到80 ℃，反应3 h得到无色透明带有粘性的液体，即为改性脱色剂产品.

2.3 脱色试验方法

在500 mL烧杯内加入300 mL的模拟染料废水，加入脱色剂后先以250 r˙min-1的速度快速搅拌2 min，再以50 r˙min-1速度搅拌3  min，静置沉降，在不同时间取上层清液测其吸光度，计算脱色率.

2.4 脱色率计算方法

在染料最大吸收波长处，测得不同浓度染料废水的吸光度值，绘制标准曲线，其他条件保持不变情况下，染料废水浓度和吸光度值呈线性关系.染料废水的脱色率是在染料的最大吸收波长处测得脱色前后吸光度，并利用式(1)  计算脱色率.

(1)

式中, A0为脱色前模拟废水的吸光度，At是脱色后模拟废水的吸光度.

2.5 与聚合氯化铝复配使用

取相应量PAC加入到模拟染料废水中，沉降20  h后测吸光度，计算脱色率.在模拟废水中，分别加入相应量有机脱色剂，搅拌一定时间后，然后再加入相应量PAC，继续搅拌一定时间，沉降20  h后，取上层清液测吸光度，计算脱色率.

2.6 IR谱图以及粘度的测定

将样品提纯并真空干燥后，取适当质量的样品采用KBr压片法用Spectrum GX型傅里叶变换红外光谱仪测定红外吸收光谱，扫描波数范围为400~4000  cm-1.在室温条件下，利用NDJ-5S数显粘度计测得未改性和改性脱色剂的剪切粘度.

3 结果与讨论

3.1 红外光谱分析

为探究脱色剂与染料分子之间的相互作用，对改性脱色剂、染料(以酸性红18染料为例)及絮状沉淀物进行红外谱图分析，结果如图 1所示.由图  1可见，改性脱色剂在3251 cm-1处为N—H特征吸收峰，2177  cm-1处为C2N+或CN吸收峰，由于双氰胺中—CN是与N原子相连的，谱线的形状应为宽且强吸收，因此可以排除—CN特征峰，C2N+带有正电荷，能够和染料分子发生电中和作用.1624  cm-1处为—CO特征峰，1523 cm-1处为CN特征峰，1134 cm-1处为—C—NH—特征峰，1029  cm-1处为—CH2—O—CH2—特征峰.染料分子中的磺酸基在1193 cm-1、1145 cm-1、1124.5 cm-1和1049  cm-1有特征吸收峰，絮状沉淀物在2175  cm-1处出现了C2N+特征峰，说明絮状沉淀物中含有脱色剂，并且絮状物的谱图中磺酸基的特征峰发生了位移、减弱和消失，这主要是因为染料分子的磺酸基和脱色剂中的氨基发生了化学作用，导致化学环境改变，出现了峰的变化.

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