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印染废水具有色度高、难生化降解、含有有机污染物等特点,是工业废水中较难处理的一类废水。混凝工艺因投资低、效率高等优点,被广泛应用于印染废水的处理。染料种类多、性质不一,分散染料和活性染料占全球染料总需求量的一半以上,对于这两种染料的混凝去除机理并未得到充分研究,同种染料甚至是同一染料,在不同研究中被认为的去除机理也不同。分散染料易被混凝去除,电中和和吸附作用被认为是主要的去除机理。活性染料难被混凝去除,研究侧重通过开发复配新型混凝剂、外加颗粒物的方式以达到高效去除染料的目的,再用电中和或吸附架桥进行解释,然而新型混凝剂成分复杂,无法明确说明是何种成分起的关键作用,因而难以有针对性的处理变化多端的实际印染废水,而外加颗粒物则会造成混凝后絮体体积的增多,增加了絮体处理的成本。
本文以应用范围较广的分散红玉S-2GFL、分散黄棕S-2RFL、分散蓝BBLS和活性艳红X-3B、活性黄3、活性黑5作为去除对象,混凝剂选择AlCl3、FeCl3、CaCl2、MgCl2,无外加颗粒物。通过絮体形态的差异、混凝前后Zeta电位、改变混凝剂投加顺序、沉淀物的FT-IR、XRD等实验分析表征手段,对无机混凝剂作用分散染料和活性染料的机理进行系统研究,得出混凝去除这两类染料的异同点。本文对丰富和完善混凝去除相关染料的作用机理,以及未来根据染料种类差异选择或开发复配专效型混凝剂具有一定的理论指导意义。主要成果如下:
1、电中和作用不是导致分散染料和活性染料被去除的充分条件。投加一定量的AlCl3、FeCl3、CaCl2均可使分散染料颗粒表面Zeta电位接近0mV,此时AlCl3、FeCl3对分散染料的去除率均超过60.0%,CaCl2的去除率仅为15.5%;在活性染料中投加AlCl3、FeCl3后,Zeta电位最接近于0mV所对应的染料去除率不是最大的,且活性染料去除率趋势与Zeta电位变化趋势只在一定范围内呈正相关关系。
2、分散染料投加AlCl3、FeCl3、CaCl2后粒径明显增大,说明3种混凝剂与分散染料结合是导致染料被去除的重要前提之一。在AlCl3、FeCl3中投加分散染料的去除率(16.9%)远低于在该染料中投加AlCl3、FeCl3的去除率(80.4%),说明AlCl3、FeCl3的水解终产物吸附作用不是分散染料被去除的主要原因;沉淀物的傅里叶红外图谱(FT-IR)显示在580cm-1和475cm-1处分别检测到Al—O和Fe—O的特征峰,且XRD结果显示沉淀物中均出现了新物质,表明3种分散染料被去除的主要机理应是AlCl3、FeCl3与分散染料发生了特定的化学结合。
3、在MgCl2中投加活性染料的去除率(14.8%)远低于在活性染料中投加相同浓度的MgCl2的去除率(93.6%),说明MgCl2的瞬间水解产物与染料的结合是活性染料被去除的主要原因;沉淀物的傅里叶红外图谱(FT-IR)显示在3700、571、447cm-1处检测到与Mg(OH)2相关的特征峰,且XRD结果显示沉淀物均为Mg(OH)2,表明3种活性染料被去除的主要机理应是MgCl2水解过程中产生的Mg(OH)2吸附去除活性染料。
4、分散染料和活性染料的混凝去除都是利用混凝剂的瞬间水解产物与染料形成的大颗粒物的沉降作用,不同点在前者是通过化学结合形成的,后者则是通过物理吸附形成的。
5、分散染料可以选择AlCl3、FeCl3为混凝剂,或在新型复合混凝剂成分上选择铝盐、铁盐,虽然MgCl2也可去除90%的分散染料,但其浓度是FeCl3的16倍以上。活性染料可以选择MgCl2为混凝剂,虽然FeCl3在高浓度下也可去除一定的活性染料,但去除率不如MgCl2。
本文以应用范围较广的分散红玉S-2GFL、分散黄棕S-2RFL、分散蓝BBLS和活性艳红X-3B、活性黄3、活性黑5作为去除对象,混凝剂选择AlCl3、FeCl3、CaCl2、MgCl2,无外加颗粒物。通过絮体形态的差异、混凝前后Zeta电位、改变混凝剂投加顺序、沉淀物的FT-IR、XRD等实验分析表征手段,对无机混凝剂作用分散染料和活性染料的机理进行系统研究,得出混凝去除这两类染料的异同点。本文对丰富和完善混凝去除相关染料的作用机理,以及未来根据染料种类差异选择或开发复配专效型混凝剂具有一定的理论指导意义。主要成果如下:
1、电中和作用不是导致分散染料和活性染料被去除的充分条件。投加一定量的AlCl3、FeCl3、CaCl2均可使分散染料颗粒表面Zeta电位接近0mV,此时AlCl3、FeCl3对分散染料的去除率均超过60.0%,CaCl2的去除率仅为15.5%;在活性染料中投加AlCl3、FeCl3后,Zeta电位最接近于0mV所对应的染料去除率不是最大的,且活性染料去除率趋势与Zeta电位变化趋势只在一定范围内呈正相关关系。
2、分散染料投加AlCl3、FeCl3、CaCl2后粒径明显增大,说明3种混凝剂与分散染料结合是导致染料被去除的重要前提之一。在AlCl3、FeCl3中投加分散染料的去除率(16.9%)远低于在该染料中投加AlCl3、FeCl3的去除率(80.4%),说明AlCl3、FeCl3的水解终产物吸附作用不是分散染料被去除的主要原因;沉淀物的傅里叶红外图谱(FT-IR)显示在580cm-1和475cm-1处分别检测到Al—O和Fe—O的特征峰,且XRD结果显示沉淀物中均出现了新物质,表明3种分散染料被去除的主要机理应是AlCl3、FeCl3与分散染料发生了特定的化学结合。
3、在MgCl2中投加活性染料的去除率(14.8%)远低于在活性染料中投加相同浓度的MgCl2的去除率(93.6%),说明MgCl2的瞬间水解产物与染料的结合是活性染料被去除的主要原因;沉淀物的傅里叶红外图谱(FT-IR)显示在3700、571、447cm-1处检测到与Mg(OH)2相关的特征峰,且XRD结果显示沉淀物均为Mg(OH)2,表明3种活性染料被去除的主要机理应是MgCl2水解过程中产生的Mg(OH)2吸附去除活性染料。
4、分散染料和活性染料的混凝去除都是利用混凝剂的瞬间水解产物与染料形成的大颗粒物的沉降作用,不同点在前者是通过化学结合形成的,后者则是通过物理吸附形成的。
5、分散染料可以选择AlCl3、FeCl3为混凝剂,或在新型复合混凝剂成分上选择铝盐、铁盐,虽然MgCl2也可去除90%的分散染料,但其浓度是FeCl3的16倍以上。活性染料可以选择MgCl2为混凝剂,虽然FeCl3在高浓度下也可去除一定的活性染料,但去除率不如MgCl2。