阳离子型PAM／PAC复合絮凝剂对活性染料废水的脱色作用.docx

阳离子型PAMPAC复合絮凝剂对活性染料废水的脱色作用第22卷第7期精细化工v01.22.N.7 二月FINECHEMICALSJuly2005=:=:=:= 汹峨 阳离子型PANUPAC复合絮凝剂对活性染料废水的脱色作用 霍宇凝,王静华,袁虹,薛莉,顾晓蔚 (上海师范大学化学系,上海200234) 摘要:就阳离子型聚丙烯酰胺(PAM)/聚合氯化铝(PAC)复合絮凝剂对活性染料废水的脱色性能进行了研究. 加入1ms/LPAM可将PAC的用量从150ms/L减少至100ms/L;PAM阳离子度为50%时,脱色率可达到90% 以上,过多的阳离子会导致胶体颗粒重新稳定.单纯的PAC作用下,絮体呈现连续的絮状形态.力入PAM后,絮 体具有起伏不平的链网状结构. 关键词:聚丙烯酰胺;聚合氯化铝;活性染料废水;脱色 中图分类号:TQ326.4文献标识码:A文章编号:10035214(2005)07054003 DecolorationPropertyofCationicPAM/PACComplex FloeeulantstowardReactiveDyeWastewater HUOYuning,WANGJinghua,YUANHong,XUELi,GUXiaowei (DepartmentofChemistry,ShanghaiNormalUniversity,Shanghai200234,China) Abstract:rrhedecolorationpropertyofcationicPAM/PACcomplexflocculantstowardreactivedye wastewateriSdiscussed.Additionoflmg/LPAMcanreducethedosageofPACfrom150mg/Lto100 mg/L.WhentleconcentrationofcationiS50%.tIledecolorationrateisover90%.Superabundant cationwillcausethecolloidstableagain.TheflocculusproducedbyPACiScontinuous.andthat producedbycationicPAM_/PACiSirregularandcatenoid. Keywords:PAC;PAM;reactivedyewastewater;decoloration Foundationitem:GrantedbytheyouthscientificresearchfoundationofShanghaicitymunicipal educationcommission(03DQ26) 在印染废水处理过程中,化学絮凝是十分关键的步骤. 其机理一般认为是通过压缩双电层,吸附电中和,吸附架桥 和网捕等作用脱稳,形成絮团,再沉淀分离,从而达到净化的 目的J.自从20世纪6o年代聚合氯化铝PAC问世以来. 由于它比传统无机絮凝剂如硫酸铝,氯化铁的性能优越,得 到广泛应用.但是,它的相对分子质量和粒度大小以及絮 凝,架桥能力仍比有机絮凝剂差得多J.近年来,利用无 机/有机高分子复合絮凝剂进行印染废水的絮凝处理已逐渐 成为国内外的研究热点之一.与无机絮凝剂相比,有机高分 子絮凝剂具有絮凝速度快,用量少,受pH及温度影响小等 优点.本文将采用聚合氯化铝/聚丙烯酰胺(PAM)复合絮 凝剂对活性染料废水进行絮凝脱色研究,并分析絮体的微观 形貌以探讨其作用机理. 1实验 1.1材料与仪器 染料活性红EF一6B(上海染化八厂);聚合氯化铝PAC (上海未来水处理有限公司);聚丙烯酰胺PAM上海未来水 处理有限公司生产,tl,(固体份)>88%,1s/L的黏度3.6 4.1cps,不同型号的PAM阳离子度分别是:PAM一1为 20%,PAM一2为40%,PAM一3为50%,PAM一4为100%; 其他试剂均为AR. 721分光光度计(上海精密科学仪器有限公司);JB90D 精密电动搅拌器(江苏金坛荣华仪器制造有限公司);JSM一 6360型扫描电子显微镜(SEM). 1.2方法 收稿日期:2004一l027;定用日期:2005-02一l8 基金项目:上海市教委青年基金资助项目(编号:03DQ26) 作者简介:霍宇凝女(1972一),博士,讲师,主要从事水处理剂的研究,电话Email:hyn7210sohu.corn. 第7期霍宇凝,等:阳离子型PAM/PAC复合絮凝剂对活性染料废水的脱色作用.541. 标准曲线的确定:在波长为540nm时,测定不同质量浓 度的活性红染料模拟废水的吸光度,绘制标准曲线,得到吸 光度与废水中染料质量浓度之间的表达式为: Y=0.02212+0.01453X,(R=0.99954)(1) 式中:y-_吸光度;一活性红的质量浓度(ms/L). 絮凝实验:取500mL质量浓度为100ms/L的模拟活性 红染料废水,先后加入不同质量浓度的的PAC,快速搅拌2 min后加入PAM,继续快速搅拌2min后,缓慢搅拌10min, 静置20min.取上层清液测定吸光度,利用标准曲线根据式 2计算脱色率. 脱色率(%)=(p0-p.)/n0100(2) 式中:P.一废水中活性红的初始质量浓度(ms/L);p一测试 样品中活性红的质量浓度(mg/L). 絮体微观形貌的观察:将在上述絮凝实验中得到的絮体 沉淀抽滤后置于常温下自然风干.在干燥后的试样表面喷 金后用SEM观察其微观形貌并拍照. 2结果与讨论 2.1pH对脱色性能的影响 用氨水调节模拟废水的pH,投加300ms/LPAC进行絮 凝脱色.测定并计算pH与脱色率的关系如图1所示. 图1pH对脱色率的影响 Fig.1DecolorationrateVS.pH pH=7.42时,PAC对染料废水具有最佳的脱色效果. 可以推测在llpH条件下,更有利于胶体的脱稳,聚沉.因 此,在后续实验中均预先将呈弱酸性的模拟废水的pH调节 至7.42. 2.2阳离子型PAM的质量浓度对复合絮凝剂絮 凝性能的影响 分别将不同编号的阳离子型PAM与PAC复合,结果表 明,复合絮凝剂的脱色率普遍高于单纯的PAC.仅以PAM 一 1(阳离子度为20%)与PAC复合后的絮凝性能与单纯的 PAC相比较为例,如图2所示. 质量浓度/(ms/L) 图2PAM一1(阳离子度为20%)的质量浓度对脱色性能的 影响 Fig.2Decolorationratevs.P(PAM一1)(20%cationrate) 投加量是评价絮凝剂性能的重要指标之一.在达到相 同处理效果的前题下,尽量降低投加量是降低成本的重要手 段.结果表明,脱色率达90%以上时,加入P(PAM)=12 ms/L即可将PAC的用量从150mg/L减少至100mg/L.而 p(PAM)=12mg/L复合以P(PAC):150mg/L可达到接 近100%的脱色效果.同时发现,加入p(PAM)=1ms/L与 P(PAM)=2ms/L的曲线变化趋势一致,并且脱色效果相 当.这是因为过多的PAM会导致大分子的桥联卷扫作用相 互影响.发生抑制,无法完全发挥架桥作用. 2.3阳离子型PAM的离子度对复合絮凝剂絮凝 性能的影响 在不同的PAC质量浓度条件下,将不同离子度的PAM 与PAC复合后进行脱色实验.PAM的阳离子度对脱色率的 影响见图3. cati0nrate/%cationrate/% a_.p(PAC)=50mg/L;b-p(PAC)=100mg/L;c-p(PAC)=150mg/L;d-p(PAC)=200mg/L;e-p(PAC)250mg/L 图3PAM的阳离子度对脱色性能的影响 Fig.3DecolorationrateVs.cationrateofPAM /a0一J000等 ,a_0008 ,a_BJ0一J000 0BJ000等 ? 542?精细化工FINECHEMICALS第22卷 比较图3A和图3B可以看出,当P(PAM)=1mg/L, P(PAC)<150mg/L时,随着阳离子度的增加脱色率逐渐下 降,P(PAC)>150mg/L时则在50%阳离子度时出现峰值; 当p(PAM)=2mg/L,P(PAC)=50mg/L时,随着阳离子度 的增加脱色率逐渐下降,P(PAC)>50mg/L时则同样在 50%阳离子度时出现峰值.出现这些现象的原因是:加人 PAC后废水中的胶体由于电中和的作用而脱稳形成细小的 矾花,再加入阳离子型PAM可以进一步中和胶体表面的负 电荷,并且发挥吸附架桥作用,使得矾花体积增大易于快速 下沉,达到良好的脱色效果.但是过多的阳离子会导致在中 3结论 和了胶体中的负电荷后仍有多余的正电荷,部分胶体颗粒则 会因电荷排斥而重新分散稳定,使脱色效果下降.在阳离子 度过高时这种现象更加明显”. 2.4不同絮凝剂作用下絮体的电镜特征 比较未加人与加人阳离子型PAM所形成的絮体微观形 貌可以发现,在PAC单纯的电中和作用下,絮体呈现较为平 坦的均匀的连续絮状形态.加人阳离子型PAM后,由于 PAM分子链的桥联卷扫作用,使得絮体具有起伏不平的链 网状结构,絮体中存在有孔洞,呈现出不连续的棒条状形 态J.见图4. a,bp(PAC)=200mg/L;e,d(PAC)=200mg/L,P(PAM)=2mg/L) 图4不同絮凝剂作用下絮体的SEM照片 Fig.4SEMimagesofflocproducedbydifferentflocculants (1)将阳离子型PAM与PAC复合用于印染废水的脱色 处理,可达到接近100%的处理效果.加人P(PAM)=1 mg/L可将PAC的用量从150mg/L减少至100mg/L. (2)在不同的PAC质量浓度条件下,脱色性能与PAM 阳离子度的关系呈现不同的变化规律.PAM阳离子度为 50%时,脱色率可达到90%以上,过多的阳离子会导致胶体 颗粒重新稳定. (3)PAC作用下絮体呈现连续的絮状形态.加入阳离 子型PAM后絮体具有起伏不平的链网状结构. 参考文献: 1汤心虎,黄秀微,刘佩璇,等,无有机复合絮凝剂对印染废 水脱色的研究J水处理技术,2001,27(5):267270. 2BrianA,JaneB.SolublepolymersinwaterofpurificationJ. ProgPolymSci,1995,20(6):10141016. 3高宝玉,于慧,韩尚富,等.聚硅氯化铝混凝剂除油效果的试 验J.上海环境科学,1998,17(8):263O. 4顾学芳,张跃军