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)，聯(lián)合使用瓜爾膠及聚合氯化鋁對染料廢水脫色研究,目前世界合成染料年產(chǎn)量約為sxio^gxio5!, 國內(nèi)合成染料年產(chǎn)量已達(dá)l.SxlOH，位居世界前列'染 料生產(chǎn)過程以及使用過程產(chǎn)生大量的廢水，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[21。在對染料廢水的處理過程 中,解決脫色問題是一個很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。目前，工業(yè)上 對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機(jī)和有機(jī)絮凝劑。無機(jī)絮凝劑 投放量較多，可能造成第二次污染;合成有機(jī)絮凝劑 價格髙，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源豐富、 無毒、易降解的特性，已在水處理領(lǐng)域中顯示了良好 的應(yīng)用前景[3]。但目前天然有機(jī)高分子絮凝劑還存在 性能不穩(wěn)定，價格較高的問題，尚不能完全替代無機(jī) 和合成有機(jī)絮凝劑，所以把幾種絮凝劑聯(lián)合使用對于 處理染料廢水就具有十分重要的實(shí)際意義。

瓜爾膠(Guar Gum,簡稱GRG),是從種植于印巴 次大陸的豆科植物-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)保助劑〇瓜爾膠目前主要 用在造紙、食品、石油鉆井等行業(yè)，查閱資料，未見其 在染料廢水處理方面的應(yīng)用tM°]。

本實(shí)驗(yàn)將瓜爾膠與無機(jī)高分子絮凝劑-聚合氯化 鋁聯(lián)合使用，對用三種不同的水溶性染料制備的模擬廢水及實(shí)際的工業(yè)印染廢水進(jìn)行絮凝脫色處理，著重 研究了溶液體系的pH、瓜爾膠及聚合氯化鋁投加量和 沉降時間等因素對脫色率的影響，并與單一組分的絮 凝劑脫色效果進(jìn)行對比。

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。由廣東三水金盛新威印染有限公司提供，配制 成濃度為l〇〇mg/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。

1.1.2主要儀器

722型可見光分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有 限公司；紫外-可見光光度儀:cintral0型，澳大利亞 GBC公司pH-3C型精密pH計(jì)：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lOOmL燒杯中，加 人不同量的聚合氯化鋁，先快速攪拌2min，再慢速攪 拌2min,靜止10h后取其上層清液測定吸光度，COD

和濁度。，

1.2.2瓜爾膠處理染料廢水實(shí)驗(yàn)

取50mL、100mg/L染料廢水于100mL燒杯中，加 人不同量的瓜爾膠，先快速攪拌2min，再慢速攪拌 2min，靜止10h后取其上層清液測定吸光度，COD和

濁度。

1.2.3瓜爾膠與聚合氯化鋁聯(lián)合使用處理染料廢水

實(shí)驗(yàn)

取50mL、100mg/L染料廢水于lOOmL燒杯中，固 定一定量的瓜爾膠,再投加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 清液測定吸光度，COD和濁度。

1.2.4沉降時間對廢水處理效果的影響實(shí)驗(yàn)

將上述確定投加量的三種絮凝劑分別注入到 50mL的廢水中，攪拌相同的時間后再靜止不同的時 間，取上層清液測定脫色率，確定最佳沉降時間。

1.2:5 pH值對廢水處理效果的影響實(shí)驗(yàn)

^確定最佳沉降時間后，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，取上層清液測定脫色 率，確定最佳pH值。

1.3吸光度的測定方法

吸光度的測定用分光光度法:在190~1100nm范圍

內(nèi)，經(jīng)紫外-可見光光度儀測定后，分別確定了各種染 料的最佳測定波長，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1染料廢水的最佳測定波長

染料名稱最佳測定波長(nm)

直接黑FF340

還原紅F3B480

活性蘭KNR600

用可見光光度儀分別在各染料的最佳測定波長 處扣除背景后測定廢水樣品吸光度(平行測定3次，按 平均值計(jì)算脫色率。脫色率計(jì)算方法：

脫色率(％)=[()MQ]X100%

式中:A)為處理前廢水樣品的吸光度4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(％ )=[( rB-r)/rjxioo%

式中:r。為處理前廢水的濁度;r為處理后廢水的 濁度。

1.5 COD的測定

COD采用標(biāo)《K2Cr207法測定1111。

2結(jié)果與討論

2.1聚合:氯化銘最佳投加量的確定

在不同聚合氯化鋁投加濃度的情況下，測定聚合 氯化鋁對三種染料廢水的脫色效果，結(jié)果見表2~4。

表2不同聚合氣化鋁投加濃度對直接黑FF染料水樣的脫色效果

投加濃度(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還原紅F3B染料 水樣的脫色效果

投加濃度(mg/L)60 80 100120140

脫色率(％)0.88 55.17 94.2594.1693.00

表4不同聚合氣化鋁投加濃度對活性蘭KNR染料 水樣的脫色效果，

投加濃度(mg/L)280320 360 400 440

脫色率(％)84.7286.30 88.12 88.20 87.10

由表2~4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)，聯(lián)合使用瓜爾膠及聚合氯化鋁對染料廢水脫色研究,直接黑染料在120mg/L， 還原紅染料在lOOmg/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，通過聚鋁的水解產(chǎn)生的多 核羥基絡(luò)合物絮體對水中顆?；蚰z體污染物進(jìn)行電 中和，壓縮擴(kuò)散層，降低(電位，破壞水化層，使顆粒脫 穩(wěn)，再經(jīng)過吸附架橋或粘附、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，投加量過大,膠體表面會帶 上相反的電荷，使脫穩(wěn)的膠體又重新獲得穩(wěn)定。

2.2瓜爾膠最佳投力口量的確定

在不同瓜爾膠投加濃度情況下，測定瓜爾膠對 三種染料廢水的脫色效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5~7。

表5不同瓜爾膠投加濃度對直接黑FF染料水樣的脫色效果

投加濃度(mg/L)12001600200024002800

脫色率(％)37.8580.7991.0390.4988.95

表6不同瓜爾膠投加濃度對還原紅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5~7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 時當(dāng)投藥量過大時，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，脫色率下降。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，PAC和瓜爾膠這兩種絮凝劑處 理直接黑和還原紅染料時脫色率都達(dá)到90%以上。但 對于活性染料來說，PAC的脫色率在88%左右，而瓜爾 

膠的脫色率達(dá)到96%以上。由此可知，瓜爾膠對活性染 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， 其脫色率的變化見表8~1〇。

表8不同瓜爾膠和聚合氯化鋁投加濃度對直接黑FF染料

水樣的脫色效果

GRG(mg/L) ■PAC(mg/L)

20406080100

80076.1884.2566.3878.8778.00

120073.2999.6275.0286.4680.69

160090.3094.8194.8180.0278.00

200095.1095.68B6.2694.6289.43

表9不同瓜爾膠和聚合氣化鋁投加濃度對還原紅F3B染料 水樣的脫色效果

UKU vmg/L；-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10不同瓜爾膠和聚合氯化鋁投加濃度對活性蘭KNR染料

水樣的脫色效果

„ \ PAC(mg/L)

UKO vmg/i^;-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?10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)，聯(lián)合使用瓜爾膠及聚合氯化鋁對染料廢水脫色研究,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 爾膠時的低，所以對于活性蘭來說聯(lián)合使用的意義不 大。實(shí)驗(yàn)還表明，對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，通過靜電吸引 和其長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沉降時間對絮凝脫色效果的影響

選取最好的配方對三種染料進(jìn)行處理，測定沉降 時間對脫色效果的影響。濃度為4〇mg/L的PAC, 1200mg/L的瓜爾膠處理直接黑染料廢水；濃度為

40mg/L的PAC，2_mg/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。 沉降時間分別取2h, 4h，6h，8h，10h時，測定脫色率，結(jié) 果見表11。

表11沉降時間對染料廢水處理效果的影響

沉降時間(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 染料時的最佳沉降時間為4h;瓜爾膠處理活性蘭染料 時的最佳沉降時間為6h。

2.5 pH值對絮凝脫色效果的影響

按照上述配方，pH值取6~10時，處理直接黑染料 和還原紅染料的沉降時間均為4h,活性蘭為6h，測定 脫色率，結(jié)果見表12 〇

表12 pH值對染料廢水處理效果的彩響

沉降時間(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12可知，最佳配方處理直接黑染料和還原紅

染料時的最佳pH值為8以后；瓜爾膠處理活性蘭染料 時的最佳pH值為7~9。

可見，pH值對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(電位。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，其〖電位才能導(dǎo)致膠體最終脫穩(wěn)、聚沉。

2.6絮凝劑處;理不同染料廢水時對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 溶性染料廢水過程中對COD的去除效果，分別測定了 各染料廢水在處理前后COD值的變化，結(jié)果見表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' 直接黑染料和還原紅染料的COD去除率很高，而瓜爾 膠對活性蘭染料的COD去除率也很高，說明絮凝脫色_ 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， 說明絮凝過程并未破壞染料分子的結(jié)構(gòu)，主要是通過 電荷中和及吸附架橋等機(jī)理達(dá)到脫色目的。

• 76 •

萬方數(shù)據(jù)

2.7絮凝劑處理不向染料廢水時對濁度的去除率 為了探討上述最好配方，聯(lián)合使用瓜爾膠及聚合氯化鋁對染料廢水脫色研究,最好的處理?xiàng)l件處理水 溶性染料廢水過程中對濁度的去除效果，分別測定了

各染料廢水在處理前后濁度的變化，結(jié)果見表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直 接黑染料和還原染料的濁度去除率很高，而瓜爾膠對 活性蘭染料的濁度去除率也很高。

2.8絮凝劑處理賣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 大吸收波長為380n|n，結(jié)果見表15。

表15絮運(yùn)處理印染廢水色度去除效果

廢水類型P測定波長(nm)脫色率(％)

印染廢水38098.8

可見，聯(lián)合使用配方對實(shí)際染料廢水的處理效果 達(dá)98.8%。說明聯(lián)合使用配方對實(shí)際的染料廢水有較 好的處理效果。

3結(jié)論

聚合氯化招、瓜爾膠及兩種絮凝劑聯(lián)合使用對直 接黑染料、還原紅染料有較好的脫色效果，但三種絮 凝劑對比起來，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，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 使用處理時這兩種廢水的最佳沉降時間均為4h。

對于活性蘭染料來說，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，脫色率高達(dá)96%。處理

(上接第43瓦）

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,毗連南 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)南郊排人地表河流，構(gòu)成了南郊地下水的又 —污染源。

4結(jié)語

近幾十年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市工農(nóng)業(yè)需水 量急劇增加，聯(lián)合使用瓜爾膠及聚合氯化鋁對染料廢水脫色研究,石家莊市地下水開采量日益增加，導(dǎo)致 地下水水位不斷下降。地下水的過度開采破壞了原有 地下水的化學(xué)場。另一方面，人類活動產(chǎn)生的廢棄物 是地下水的主要污染源，污染物進(jìn)人地下水加速了地 時的最佳pH值為7~9;沉降時間分別為6h。

聯(lián)合使用PAC和瓜爾膠對實(shí)際印染廢水進(jìn)行了 處理，對實(shí)際的染料廢水的脫色率達(dá)98.8%。