复合混凝剂的制备及其对印染废水的处理效果

邓书平

（辽宁石油化工大学职业技术学院，辽宁 抚顺 113001）

复合混凝剂的制备及其对印染废水的处理效果

邓书平

（辽宁石油化工大学职业技术学院，辽宁 抚顺 113001）

采用聚二甲基二烯丙基氯化铵、阳离子型聚季铵盐和粉煤灰自制新型混凝剂，并考察了药剂投量、pH值、吸附时间对处理效果的影响。结果表明：复合混凝剂投加量为12g/L、吸附时间为55min、pH值=9、反应温度为20℃时，印染废水的脱色率可达97.9%以上。

复合混凝剂；印染废水；脱色

印染行业是工业废水的排放大户，据不完全统计，我国每年印染废水的排放量约在6.5亿t以上。印染废水主要是棉、毛、麻、丝、化纤等材料在预处理、染色、印花和整理等过程中排出的废水。印染废水中的污染物主要以胶体或半溶解态存在，且粒径很小，难以分离。同时，它还具有颜色深，COD值较高，组成复杂，分布面广等特点。目前常用的处理方法有化学沉淀法、生物法和吸附法等。近年来，化纤织物的发展和印染后整理技术的进步使PVA浆料、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水，给处理增加了难度。针对印染废水色度高、成分复杂、可生化性差的特点以及采用单一絮凝剂(如铝盐、铁盐等)效果不够好的实际状况[1]。本文利用聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)、阳离子型聚季铵盐(BT-3)和粉煤灰自制了一种新型复合混凝剂，并应用该混凝剂吸附处理印染废水，结果表明该混凝剂具有混凝和脱色速度快、用量少、受pH值及温度影响小、产生的污泥量少等优点。

1 材料及方法

1.1 材料

粉煤灰取自抚顺某电厂，其平均成分(%)为：SiO250.6、Al2O316.1、Fe2O314.1、CaO4.8、MgO3.2、其他11.2。

聚二甲基二烯丙基氯化铵[2]外观无色或淡黄色粘稠液体，pH值在6～8之间，密度为1.06g/cm3，分子量在50万以上。

阳离子型聚季铵盐(BT-3)：甲醛与有机胺的缩合物，固含量＞50%，ρ=1.28g/cm3。由山东滨州嘉源环保有限责任公司提供。

废水：抚顺某印染厂未处理废水，废水中染料品种复杂，但以水溶性的活性染料为主。水样呈蓝、绿色，经测定废水的最大吸收波长在420nm处。

1.2 主要仪器

SHZ-82水浴恒温振荡器，S-6A型磁力搅拌器；UV-751型分光光度计；PHS-25型酸度计。

1.3 复合混凝剂的制备

预处理：将一定量的粉煤灰于500℃下煅烧3 h，并磨碎过100目筛，备用。

复合混凝剂制备：向经预处理后的粉煤灰中加入5%的硫酸，再向其中加入适量聚二甲基二烯丙基氯化铵和阳离子型聚季铵盐，在45℃下缓慢搅拌1h，过滤，再用蒸馏水洗涤至中性，真空抽滤，烘干，然后研磨再过100目筛，备用。

1.4 实验方法

于若干个锥形瓶中加入印染废水各100mL，水样预先用稀NaOH或稀H2SO4调pH值至一定数值，改变复合混凝剂的投加量；然后固定混凝剂的投加量，分别改变pH值、吸附时间和反应温度，取上清液离心分离，以去离子水为参比，用UV-751可见分光光度计测量吸光度[3]。计算脱色率。

式中：A0为吸附前溶液的吸光度；A为吸附后溶液的吸光度。

2 结果与讨论

2.1 单因素结果分析

2.1.1 酸度对印染废水脱色率的影响

为考察溶液pH值对印染废水处理效果的影响，取7个锥形瓶向其中加印染废水100mL，调溶液pH值，分别加1.0g复合混凝剂，快搅5min后转入慢速搅拌(50r/min)10min，静置沉降20min后，离心分离，测定其吸光度，计算脱色率[4]，结果见图1。

由图1可以看出，其脱色率随pH值的变化而变化。在pH值＜9条件下，印染废水的脱色率随pH值的增大而增大，在pH值＞9碱性条件下印染废水的脱色率随pH值的增大而减小。这说明复合混凝剂的活性在偏弱碱性环境下被激活，其离子交换与吸附性能增加。在强碱性条件下，其H+被中和，活性减少，吸附与交换性能减弱。因此，最佳脱色酸度为pH值=9.0。

2.1.2 反应时间的影响

为考察溶液反应时间对印染废水处理效果的影响，取8个锥形瓶向其中加印染废水100mL，调溶液pH值为8，分别加1.0g复合混凝剂，吸附不同时间后，离心分离，测定其吸光度，计算脱色率，结果见图2。

由图2可见脱色率在55min时已经达到97%以上，随着反应时间的继续增加，脱色率又缓慢下降。因此脱色最佳时间取55min。

2.1.3 复合混凝剂的用量对印染废水脱色的影响

在室温25℃、pH值=8的条件下， 于7只烧杯中分别加入不同量的复合混凝剂及已知浓度的100mL印染废水，搅拌吸附35min，离心分离，测定复合混凝剂投加量对脱色率的影响[5]，结果见图3。

由图3可见，脱色率随用复合混凝剂投加量的增加而增大，当复合混凝剂投加量达到10g/L时，脱色率达到98%，继续增加复合混凝剂的投加量,印染废水脱色率变化不大，考虑到处理费用，选择复合混凝剂的投加量以10g/L为适宜。

2.2 正交实验设计

2.2.1 正交实验设计

根据各单因素试验结果，取印染废水100mL，为测定实验条件对吸附效果的影响，确定复合混凝剂及其他各因素对吸附处理印染废水的关系，特设计正交实验，选择复合混凝剂用量(A，g)、吸附时间(B，min)、pH值(C)、温度(D，℃)作为正交实验中的4个影响因素，各因素选取4个水平。然后参照正交表分别选择4因素和4个水平进行正交实验。正交实验因素水平具体如表1所示。

表1 正交试验的因素与水平

2.2.2 结果与分析

正交试验结果见表2。

表2 正交试验结果

根据极差分析可知，影响脱色率各因素的重要顺序为：B＞A＞C＞D，即振荡时间影响最大，其次复合混凝剂投加量，然后是是pH值，最后是反应温度。最佳水平组合为：A4B3C3D1，即当复合混凝剂投加量为12g/L(投加量为1.2g)，吸附时间为55min，pH值=9，反应温度为20℃时，印染废水的脱色率可达97.9%以上。

3 结论

(1)复合混凝剂对染料废水有较好的脱色效果，当复合混凝剂投加量为12g/L(投加量为1.2g)，吸附时间为55min，pH值=9，反应温度为20℃时，印染废水的脱色率可达97.9%以上。

(2)由于复合混凝剂中添加了聚二甲基二烯丙基氯化铵，因此吸附脱色后的废水能在较短的时间内达到澄清。

[1]室旭卿,王国庆.印染废水的脱色方法[J].广东化工,2004,31(2):62-66.

[2]赵华章,栾兆坤,等.PDMDAAC系列絮凝剂的脱色性能研究[J].环境化学,2002,21(2):149-154.

[3]肖杰,赖喜德,周卿.PDMDAAC改性粉煤灰脱色性能研究[J].西华大学学报,2005,24(4):50-53.

[4]郑振晖,高宝玉,王红梅.有机高分子絮凝剂PDMDAAC对活性染料印染废水混凝脱色研究[J]. 能源环境保护,2006,20(1):31-33.

[5]肖杰,钱骏,等.PDMDAAC改性粉煤灰预处理油墨废水的研究[J].四川环境,2005,24(4):14-16.

Preparation of Compound Coagulant and Treatment of Dyeing Wastewater

Deng Shuping
(Vocational and Technical College, Liaoning University of Petroleum ＆ Chemical Technology, Fushun 113001, China)

A new type of compound coagulant was prepared from macromolecular flocculant poly-dimethyl-diallyl-ammonium chloride (PDMDAAC), cationic polyquaternium(BT-3)and fly ash, the effect of the dosage, pH value and the contacting time for dyeing wastewater was investigated. The result shows that the discoloring rate can be over 97.9% with the dosage of modified fly ash 12g/L, the contacting time is 55 min, pH value is 9 and the reaction temperature is 20℃.

compound coagulant; dyeing wastewater; decolourization

X703.1

A

1007-9386(2010)02-0043-03

2009-12-21