如何提高絮凝沉降法处理有色废水的效率

通过表  1可知，比较酸性红18和酸性红GR，酸性红18的分子结构中含有3个磺酸基，酸性红GR中只有1个磺酸基，二者染料分子结构相似，在改性脱色剂投加量相同的情况下，脱色率有很大不同，酸性红18脱色率能达到94.6%，而酸性红GR却只有88.3%左右.通过这些实验数据可推断，染料的脱色效果和分子中磺酸基的数目有一定的关系，磺酸基数目越多，脱色效果越好，这主要是因为染料分子与脱色剂的相互作用主要依靠磺酸基和氨基的作用，酸性大红3R分子结构中有3个磺酸基，脱色剂与其化学作用力更强，絮凝沉降效果自然较好.比较酸性红GR和金橙Ⅱ,  二者磺酸基数目相同，不同点在于磺酸基所连的芳环一个是萘环，一个是苯环，酸性红GR的脱色率较金橙Ⅱ略大，金橙Ⅱ的脱色率只有87.8%.由此可见，改性脱色剂的脱色效果不仅与染料分子中的磺酸基数目有关，还和染料分子中的芳环的体积大小有关，芳环体积越大，脱色率越高.

3.7 正交实验法确定产品最佳适用条件

在单因素试验的基础上，为了获得最佳脱色絮凝适用条件，利用正交试验法，以脱色剂加入量、pH值、PAC加入量作为3个考察因素，选取3个水平进行试验.采用L9(34)正交表进行正交试验设计，来确定其最佳适用条件.

由表 3可知，根据极差分析，3个实验因素对脱色率的影响大小顺序为：B > C>  A，即pH值影响最大，PAC加入量的影响次之，脱色剂加入量影响最小.由表 3得到的最佳适用条件为：A1B3C1，即脱色剂加入量70  mg˙L-1，pH=6，PAC加入量50  mg˙L-1，在此条件下做3次平行验证试验，脱色率结果为94.5%(取3次平均值)，故最优适用条件确定为：脱色剂加入量70  mg˙L-1，pH=6，PAC加入量50  mg˙L-1.经调查，市售PAC的价格约为2000元˙t-1，而合成改性脱色剂的成本约为4400元˙t-1，单独使用改性脱色剂(加入量为120  mg˙L-1)处理1000 L模拟废水的成本为0.53元，将二者按最佳条件复配之后，达到相同处理效果能够节约成本0.12元.

表 2 影响脱色率的水平及因素

表 3 正交试验结果

3.8 无机盐对脱色效果的影响

印染废水一般含无机盐，而无机盐的存在对于脱色剂的脱色性能会产生较大的影响.以常用的无机盐(NaCl)模拟印染废水中无机盐，研究无机盐对脱色剂的脱色性能的影响.图  6为不同盐(NaCl)浓度条件下，未改性脱色剂、改性脱色剂以及复配试剂的脱色性能.

图 6无机盐NaCl对脱色率的影响

从图  6中可以看出，随着NaCl加入量的增加，3种试剂的脱色性能都有所降低.当无NaCl加入时，未改性脱色剂、改性脱色剂和复配试剂的最大脱色率为89.7%、94.6%和94.5%，当NaCl加入量增至0.1  mol˙L-1时，三者的脱色率分别降低了9.6%、4.2%和2.7%.脱色剂的改性和改性脱色剂与PAC的复配均能提高脱色剂的耐盐性.其原因是随着盐浓度的增加，高分子聚合物链对所加入的氯离子有静电吸引作用，阳离子聚合物带电量有所减少，絮凝过程中脱色剂的电中和作用受到影响，聚合物链内部的排斥作用力减小，聚合物链的舒展程度降低，高分子聚合物链不能更好的与染料分子接触，脱色效果自然减弱.改性脱色剂比未改性脱色剂有更高的耐盐性，这主要是因为改性脱色剂的电中和作用虽然也有一定程度的降低，但其含有较多的极性活性位点，架桥吸附和卷扫网捕作用比未改性脱色剂较强，能够将更多的染料絮凝沉降下来，脱色率降低程度较小，复配试剂同样借助于改性脱色剂和PAC较好的架桥吸附作用，弥补了电中和作用的不足，耐盐性更高.从3种试剂的脱色效果可以发现，絮凝除浊过程是电中和、架桥吸附、卷扫网捕等几种作用的协同结果，改性剂的加入使脱色剂有较高的耐盐性，改性脱色剂与PAC复配之后耐盐性更好，对含盐染料废水有更好的脱色效果.

4 结论

1) 以尿素、三聚氰胺改性的双氰胺甲醛型产品是一种高效的脱色絮凝剂.单因素试验确定脱色剂单独使用的最佳投加量为120  mg˙L-1，脱色率为94.6%，PAC单独使用最佳加入量为60 mg˙L-1，脱色率为57.6%，最佳适用pH=4.

2) 正交实验法确定其最佳适用条件为：改性脱色剂加入量70 mg˙L-1，PAC加入量为50  mg˙L-1，pH=6，复配使用后脱色率为94.5%，在保持相同脱色性能下，大大减少了有机脱色剂使用量，有助于节约成本(约降低20%).

3)红外光谱分析表明，染料分子和脱色剂发生了化学作用.同时，染料结构、染料初始浓度及不同无机盐加入量对脱色率也都有一定的影响.在染料结构相似的条件下，染料结构中所含的磺酸基数目越多，芳环体积越大，有机脱色剂和染料分子的化学作用越强，脱色效果越好，染料初始浓度与脱色率的关系对实际处理废水有一定指导意义，无机盐的加入在一定程度上会降低脱色剂的脱色性能，改性脱色剂和PAC复配之后对含盐染料废水有较高的耐盐性.

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