染料工業(yè)是世界三大主要化學(xué)工業(yè)之一，據(jù)不完 全統(tǒng)計(jì)，目前世界合成染料年產(chǎn)量約為8Xl05~9Xl05t, 國(guó)內(nèi)合成染料年產(chǎn)量己達(dá)1.5 XI 05t，位居世界前列[1】。染料脫色生產(chǎn)過(guò)程以及使用過(guò)程產(chǎn)生大量的染料廢水，已成為重 要的污染源。大部分染料為人工合成的芳香烴化合 物，種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，染料廢水是被公認(rèn)是最難治 理的主要有害廢水之一[2]。在對(duì)染料廢水的處理過(guò)程 中，解決脫色問(wèn)題是一個(gè)很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。目前，工業(yè)上 對(duì)染料廢水的脫色處理常用的是混凝沉降法，用于染 料廢水處理的主要有無(wú)機(jī)和有機(jī)絮凝劑。無(wú)機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁投放量較多，可能造成第二次污染；合成有機(jī)絮凝劑 價(jià)格高，殘留單體毒性大，不符合環(huán)保要求，其應(yīng)用受 到限制。天然有機(jī)高分子絮凝劑因其原料來(lái)源豐富、 無(wú)毒、易降解的特性，己在水處理領(lǐng)域中顯示了良好 的應(yīng)用前景'但目前天然有機(jī)高分子絮凝劑還存在 性能不穩(wěn)定，價(jià)格較高的問(wèn)題，尚不能完全替代無(wú)機(jī) 和合成有機(jī)絮凝劑，所以把幾種絮凝劑聯(lián)合使用對(duì)于 處理染料廢水就具有十分重要的實(shí)際意義。
瓜爾政Guar Gum,簡(jiǎn)稱GRG)，是從種植于印巴 次大陸的丑科植物-瓜豆(Cyamopis tetragonolobus)中 提取的一種植物膠。它的化學(xué)組成是聚半乳糖甘露 糖，由于瓜爾膠獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)特性，使它 成為一種很有潛力的新型環(huán)保助劑。瓜爾膠目前主要 用在造紙、食品、石油鉆井等行業(yè)，查閱資料，未見(jiàn)其 在染料廢水處理方面的應(yīng)用.
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1實(shí)驗(yàn)材料和儀器設(shè)備 1.1.1主要原料和試劑
直接黑FF，還原紅F3B、活性蘭KNR:均為水溶性 染料。由廣東H水金盛新威印染有限公司提供，配制 成濃度為100mg/L的單一染料模擬廢水待用；瓜爾 膠:工業(yè)品，由佛山科譽(yù)新材料有限公司提供；聚合氯 化鋁、重鉻酸鉀、硫酸亞鐵銨、硫酸銀、試亞鐵靈指示劑 等均為分析純。實(shí)際染料廢水由佛山南方印染有限公 司提供。
0.2主要儀器
722型可見(jiàn)光分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有 限公司；紫外-可見(jiàn)光光度儀：cintral0型，澳大利亞 GBC公司pH-3C型精密pm十：上海雷磁儀器廠；79-1 型磁力加熱攪拌器：江蘇省金壇市宏華儀器廠制造； QZ201散射式濁度儀:蘇州市青安儀器有限公司。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1聚合氯化鋁處理染料廢水實(shí)驗(yàn)
取50mL、100mg/L染料廢水于100mL燒杯中，加 入不同量的聚合氯化鋁，先快速攪拌2min，再慢速攪 拌2min，靜止10h后取其上層清液測(cè)定吸光度，COD 和濁度。
將上述確定投加量的三種絮凝劑分別注入到 50mL的廢水中，攪拌相同的時(shí)間后再靜止不同的時(shí) 間，取上層清液測(cè)定脫色率，確定最佳沉降時(shí)間。
1.2.5 pH值對(duì)廢水處理效果的影響實(shí)驗(yàn)
確定最佳沉降時(shí)間后，將上述絮凝劑注入到50mL 的染料廢水中，用lmol/L NaOH或lmol/L HCL溶液調(diào) pH值，在不同的pH值條件下，取上層清液測(cè)定脫色 率，確定最佳pH值。
1.3吸光度的測(cè)定方法
吸光度的測(cè)定用分光光度法：在1904100nm范圍 內(nèi)，經(jīng)紫外-可見(jiàn)光光度儀測(cè)定后，分別確定了各種染 料的最佳測(cè)定波長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。
表1染料廢水的最佳測(cè)定波長(zhǎng)
染料名稱最佳測(cè)定波長(zhǎng)(nm)
直接黑FF340
還原紅F3B480
活性蘭KNR600
用可見(jiàn)光光度儀分別在各染料的最佳測(cè)定波長(zhǎng) 處扣除背景后測(cè)定廢水樣品吸光度平行測(cè)定3次，按 平均值計(jì)算脫色率。脫色率計(jì)算方法：
脫色率 ％) =[ Ar 4 /A〇] XL00%
式中：為為處理前廢水樣品的吸光度；A為處理后 廢水樣品的吸光度。
1.4除濁率的計(jì)算方法
除濁率 ％) =[ T『I) /T。] >400%
式中：T。為處理前廢水的濁度;T為處理后廢水的 濁度。
1.5 COD的測(cè)定
COD采用標(biāo)準(zhǔn)：&2&207法測(cè)定M。
2結(jié)果與討論
2.1聚合氯化鋁最佳投加量的確定
在不同聚合氯化鋁投加濃度的情況下，測(cè)定聚合 氯化鋁對(duì)三種染料廢水的脫色效果，結(jié)果見(jiàn)表24。
表2不同聚合氯化鋁投加濃度對(duì)直接黑FF染料水樣的脫色效果
投加濃庚mg/L)60 80 100120140
脫色率％)80.40 91.07 92.3295.1093.20
表3不同聚合氯化鋁投加濃度對(duì)還原紅F3B染料 水樣的脫色效果
投加濃庚mg/L)60 80 100120140
脫色率％)0.88 55.17 94.2594.1693.00
表4不同聚合氯化鋁投加濃度對(duì)活性蘭KNR染料 水樣的脫色效果
投加濃度(mg/L)280320360400440
脫色率(％)84.7286.3088.1288.2087.10
由表24可知，所試三種水溶性染料的絮凝脫色效 果與絮凝劑的投加量密切相關(guān),直接黑染料在120mg/L， 還原紅染料在100mg/L，活性蘭染料在400mg/L的聚合 氯化鋁處理后，其脫色率出現(xiàn)峰值。減少或增加投加 量，處理效果都會(huì)變差。分析其原因如下：
印染廢水主要以膠體或半溶解態(tài)存在。若投藥量 不足，水中雜質(zhì)得不到充分的逆反電荷脫穩(wěn)，不能凝 聚成大顆粒而被絮凝；當(dāng)投加量達(dá)到一定值后，絮凝 劑在水中有了一定的濃度，通過(guò)聚鋁的水解產(chǎn)生的多 核羥基絡(luò)合物絮體對(duì)水中顆?；蚰z體污染物進(jìn)行電 中和，壓縮擴(kuò)散層，降低跑位，破壞水化層，使顆粒脫 穩(wěn)，再經(jīng)過(guò)吸附架橋或粘附、卷掃、網(wǎng)捕而生成粗粒絮 狀體與水分離；投加量太大，雖然增加了多核羥基絡(luò) 合物，但架橋作用所必須的粒子表面吸附活性點(diǎn)少 了，架橋變得困難。同時(shí)，投加量過(guò)大，膠體表面會(huì)帶 上相反的電荷，使脫穩(wěn)的膠體又重新獲得穩(wěn)定。
2.2瓜爾膠最佳投加量的確定
在不同瓜爾膠投加濃度的情況下，測(cè)定瓜爾膠對(duì) 三種染料廢水的脫色效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5]。
表5不同瓜爾膠投加濃度對(duì)直接黑FF染料水樣的脫色效果
投加濃庚mg/L)12001600200024002800
脫色率％)37.8580.7991.0390.4988.95
表6不同瓜爾膠投加濃度對(duì)還原紅F3B染料水樣的脫色效果
投加濃度mg/L)12001600200024002800
脫色率％)42.7188.5994.9692.2292.20
表7不同瓜爾膠投加濃度對(duì)活性蘭KNR染料水樣的脫色效果
投加濃度mg/L)8001200160020002400
脫色率％)95.7296.7596.5296.3095.69
由表5 5可知，所試三種水溶性染料的絮凝脫色 效果與絮凝劑的投加量密切相關(guān)，直接黑染料在 2000mg/L，還原紅染料在2000mg/L，活性蘭染料在 1200mg/L的瓜爾膠處理后，其脫色率出現(xiàn)峰值。減少 或增加投加量，處理效果都會(huì)變差。分析其原因如下： 助劑瓜爾膠是直鏈大分子，鏈上的羥基可與某些 親水膠體形成氫鍵，因此它是較好絮凝劑，在處理廢 水時(shí)發(fā)揮了較好的橋聯(lián)和卷掃作用。若投藥量不足, 則不能形成大顆粒而被絮凝；若投藥量太大，架橋作 用所必須的粒子表明活性點(diǎn)少了，架橋變得困難，同 時(shí)當(dāng)投藥量過(guò)大時(shí)，瓜爾膠產(chǎn)生膠體保護(hù)作用，使膠 體剛脫穩(wěn)要在懸浮.導(dǎo)致吸光度降低.脫色率 實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，PAC和瓜爾膠這兩種 理直接黑和還原紅染料時(shí)脫色率都達(dá)到90%
對(duì)于活性染料來(lái)說(shuō)，PAC的脫色率在88%左1
膠的脫色率達(dá)到96%以上。由此可知，瓜爾膠對(duì)活性染 料廢水的絮凝處理，投加量小，色度去除率高，明顯優(yōu) 于聚合氯化鋁。
2.3瓜爾膠與聚合氯化鋁聯(lián)合使用最佳投加量確定
改變絮凝劑聚合氯化鋁及助劑瓜爾膠的投加量, 其脫色率的變化見(jiàn)表840。
表8不同瓜爾膠和聚合氯化鋁投加濃度對(duì)直接黑FF染料
水樣的脫色效果
GRG mg/L)PAQ mg/L)
20406080100
80076.1884.2566.3878.8778.00
120073.2999.6275.0286.4680.69
160090.3094.8194.8180.0278.00
200095.1095.6886.2694.6289.43
40mg/L的PAC，2000mg/L的瓜爾膠處理還原紅染料廢 水；濃度為1200mg/L的瓜爾膠處理活性蘭染料廢水。 沉降時(shí)間分別取2h，4h，6h，8h, 10h時(shí)，測(cè)定脫色率，結(jié)
果見(jiàn)表11。
表11沉降時(shí)間對(duì)染料廢水處理效果的影響
沉降時(shí)間(h)246810
直接黑染料(％)91.3599.6299.6299.6299.62
還原紅染料(％)92.5796.8296.8396.8396.83
活性蘭染料(％)92.9594.4696.7596.7596.75
由表11可知，最佳配方處理直接黑染料和還原紅 染料時(shí)的最佳沉降時(shí)間為4h;瓜爾膠處理活性蘭染料 時(shí)的最佳沉降時(shí)間為6h。 2.5 pH值對(duì)絮凝脫色效果的影響
按照上述配方，pH值取6^0時(shí)，處理直接黑染料 和還原紅染料的沉降時(shí)間均為4h,活性蘭為6h，測(cè)定 脫色率，結(jié)果見(jiàn)表12。
表9不同瓜爾膠和聚合氯化鋁投加濃度對(duì)還原紅F3B染料 水樣的脫色效果
20406080100
120091.4287.6289.1292.2287.53
160030.6891.1645.5358.2774.18
200080.1196.9179.4086.5679.22
240063.5793.1086.9182.1471.88
表12 pH值對(duì)染料廢水處理效果的影響
沉降時(shí)間(h)246810
直接黑染料(％)91.3599.6299.6299.6299.62
還原紅染料(％)92.5796.8296.8396.8396.83
話性蘭染料(％)92.9594.4696.7596.7596.75
表10不同瓜爾膠和聚合氯化鋁投加濃度對(duì)活性蘭KNR染料 水樣的脫色效果
120160200240280
80068.5763.8273.2466.1165.21
120080.2383.6979.2682.4273.79
160083.6178.1779.1870.8670.16
200089.2291.6990.9787.5785.99
由表8 4 0可知，所試三種水溶性染料的絮凝脫色 效果與絮凝劑的投加量密切相關(guān)，直接黑染料在 1200mg/L瓜爾膠、40mg/L聚合氯化鋁處理后；還原紅 在2000mg/L瓜爾膠、40mg/L聚合氯化鋁處理后，其脫
色率出現(xiàn)峰值。而活性染料的脫色率卻比單獨(dú)使用瓜 爾膠時(shí)的低，所以對(duì)于活性蘭來(lái)說(shuō)聯(lián)合使用的意義不 大。實(shí)驗(yàn)還表明，對(duì)于直接黑和還原紅染料，瓜爾膠與 PAC復(fù)合比單獨(dú)使用瓜爾膠和PAC的脫色效果要好， 達(dá)到了 95%以上。分析其原因如下：
瓜爾膠與PAC復(fù)合加強(qiáng)了正電性，通過(guò)靜電吸引 和其長(zhǎng)鏈吸附及架橋作用使得水中懸浮粒子凝聚成 較大的絮體沉降，從而達(dá)到去除懸浮物目的。另外，這 種吸附架橋作用可以改變絮體的結(jié)構(gòu)，使細(xì)小分散的 絮體變得粗大而密實(shí)，有利于沉降。所以瓜爾膠與 PAC復(fù)合處理直接黑染料和還原紅染料效果很好。
2.4沉降時(shí)間對(duì)絮凝脫色效果的影響
選取最好的配方對(duì)三種染料進(jìn)行處理，測(cè)定沉降 時(shí)間對(duì)脫色效果的影響。濃度為40mg/L的PAC， 1200mg/L的瓜爾膠處理直接黑染料廢水；濃度為
由表12可知，最佳配方處理直接黑染料和還原紅 染料時(shí)的最佳pH值為8以后;瓜爾膠處理活性蘭染料 時(shí)的最佳pH值為7^9。
可見(jiàn)，pH值對(duì)絮凝效果的影響也很大。主要是因 為pH值直接影響到廢水中膠體顆粒界面味位。按照 膠體化學(xué)的基本理論，只有當(dāng)廢水的pH值達(dá)到某一數(shù) 值范圍時(shí)，其味位才能導(dǎo)致膠體最終脫穩(wěn)、聚沉。
2.6絮凝劑處理不同染料廢水時(shí)對(duì)COD的去除率
為了探討上述最好配方，最好的處理?xiàng)l件處理水 溶性染料廢水過(guò)程中對(duì)COD的去除效果，分別測(cè)定了 各染料廢水在處理前后COD值的變化，結(jié)果見(jiàn)表13。
表13絮凝處理染料廢水COD去除效果（mg/L)
廢水類型處理前
CODGRGPAC處理后
CODCOD去除率
(%)
直接黑染料5061200405090.12
還原紅染料4902000404890.20
活性蘭染料10521200010689.92
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，瓜爾膠與聚合氯化鋁聯(lián)合使用對(duì) 直接黑染料和還原紅染料的COD去除率很高，而瓜爾 膠對(duì)活性蘭染料的COD去除率也很高，說(shuō)明絮凝脫色 處理使廢水中染色物質(zhì)的含量明顯降低。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中
觀察到絮凝沉淀物的顏色與各種染料原色基本相同， 說(shuō)明絮凝過(guò)程并未破壞染料分子的結(jié)構(gòu)，主要是通過(guò) 電荷中和及吸附架橋等機(jī)理達(dá)到脫色目的。
2.7絮凝劑處理不同染料廢水時(shí)對(duì)濁度的3 為了探討上述最好配方，最好的處理?xiàng)l 溶性染料廢水過(guò)程中對(duì)濁度的去除效果，分
各染料廢水在處理前后濁度的變化，結(jié)果見(jiàn)表14。
表14絮凝處理染料廢水濁度去除效果
廢水類型處理前濁度GRG PAC (mg/L) (mg/L)處理后濁度濁度去除率 (%)
直接黑染料136.21200404.097.10
還原紅染料328.92000404.998.51
活性蘭染料10211200011.298.90
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，瓜爾膠聯(lián)合使用聚合氯化鋁對(duì)直 接黑染料和還原染料的濁度去除率很高，而瓜爾膠對(duì) 活性蘭染料的濁度去除率也很高。
2.8絮凝劑處理實(shí)際染料廢水的脫色效果
利用上述聯(lián)合使用配方處理實(shí)際印花廢水，其最 大吸收波長(zhǎng)為380nm，結(jié)果見(jiàn)表15。
表15絮凝處理印染廢水色度去除效果
廢水類型測(cè)定波長(zhǎng)nm)脫色率％)
印染廢水38098.8
可見(jiàn)，聯(lián)合使用配方對(duì)實(shí)際染料廢水的處理效果 達(dá)98.8%。說(shuō)明聯(lián)合使用配方對(duì)實(shí)際的染料廢水有較 好的處理效果。
3結(jié)論
聚合氯化鋁、瓜爾膠及兩種絮凝劑聯(lián)合使用對(duì)直 接黑染料、還原紅染料有較好的脫色效果，但三種絮 凝劑對(duì)比起來(lái)，把兩種絮凝劑進(jìn)行聯(lián)合使用效果比單 獨(dú)使用好。處理這兩種廢水的pH值為8以后。PAC的投 加量為40mg/L時(shí)，瓜爾膠的最佳投加量分別為 1200mg/L、2000mg/L有較好的吸附及架橋作用。聯(lián)合 使用處理時(shí)這兩種廢水的最佳沉降時(shí)間均為4h。
對(duì)于活性蘭染料來(lái)說(shuō)，聯(lián)合使用的效果比單獨(dú)使 用聚合氯化鋁和瓜爾膠差，效果最好的是瓜爾膠。瓜 爾膠的投加量為1200mg/L時(shí)，脫色率高達(dá)96%。處理
(上接第43頁(yè)）
南部郊區(qū)成為地下水污染的重點(diǎn)地區(qū)應(yīng)歸因于 污水灌溉和城市污水的排放。南郊污水灌溉始于1956 年，由于其對(duì)地下水環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，1981年 污灌停止，但污灌的潛在影響依然存在。此外，Ett連南 郊的欒城縣至今仍有許多污灌區(qū)存在，城市排污渠系 也主要經(jīng)南郊排入地表河流，構(gòu)成了南郊地下水的又 一污染源。
4結(jié)語(yǔ)
近幾十年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市工農(nóng)業(yè)需水 量急劇增加，石家莊市地下水開(kāi)采量日益增加，導(dǎo)致 地下水水位不斷下降。地下水的過(guò)度開(kāi)采破壞了原有 地下水的化學(xué)場(chǎng)。另一方面，人類活動(dòng)產(chǎn)生的廢棄物 是地下水的主要污染源，污染物進(jìn)入地下水加速了地 時(shí)的最佳pH值為7 -9;沉降時(shí)間分別為6h。
聯(lián)合使用PAC和瓜爾膠對(duì)實(shí)際印染廢水進(jìn)行了 處理，對(duì)實(shí)際的染料廢水的脫色率達(dá)98.8%。
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