季铵型阳离子脱色剂与PAC混凝深度处理印染废水

季铵型阳离子脱色剂与PAC混凝深度处理印染废水摘要：选用季铵型阳离子脱色剂与聚合氯化铝（PAC）复配对印染废水进行深度处理。讨论结果表明，复合絮凝剂处理印染废水效果较好，在pH值为8的条件下，当季铵型阳离子脱色剂投加量为4mg/L，PAC投加量为10mg/L时，印染废水的脱色率可达91.2%，COD去除率达58.6%。季铵型阳离子脱色剂和PAC复配使用能降低投药量、提高处理效果，应用于印染废水深度处理的前景良好。关键词：印染废水；复合絮凝剂；季铵型阳离子脱色剂；聚合氯化铝0前言印染行业用水量大、废水回用率低、水资源铺张严峻，在节能减排的大背景下，印染废水回用已被越来越多的企业所关注。深度处理印染废水并进行回用，不仅可节省大量新奇水，还能直接削减废水排放量，对促进印染行业可持续进展有重要意义[1-2]。膜处理技术虽然可以达到较高的废水回用要求，但其投入以及维护处理费用较高[3-4]。在现阶段节能减排的压力下，企业迫切盼望在原有处理工艺的基础上，经过适当地改进或增加一些设备，以最少的投入，实现废水回用。福建某印染有限公司在改扩建方案上，要求对印染废水在达标处理的基础上进行深度处理，达到回用水水质标准，并降低处理成本。季铵型阳离子脱色剂是一种新型高效的有机高分子絮凝剂，在吸附架桥和吸附电中和作用下，使染料分子失稳并与水分别。聚合氯化铝（PAC）由形态多变的多元羧基络合物组成，在水解过程中，伴随发生分散、吸附和沉淀等物理化学过程，絮凝沉淀速度快。选用季铵型阳离子脱色剂与PAC复配深度处理印染废水，可以提高絮体沉降性能，弥补有机高分子脱色剂单独使用时絮体沉降性能欠佳的不足[5-8]，为印染废水深度处理后回用供应切实可行的方案。1试验部分1.1废水、仪器与试剂废水取自晋江某印染废水处理站气浮池出水，COD75mg/L，色度42倍，pH值6.56仪器FA2004N电子天平，7230型分光光度计，PHS-3C型精密酸度计，JJ-4六联电动搅拌器，JHR-2型节能COD恒温加热器试剂季铵型阳离子脱色剂（自制，主要由双氰胺、甲醛、氯化铵按肯定比例缩聚反应制得），聚合氯化铝（PAC，工业品），硫酸、硫酸银、重铬酸钾、硫酸亚铁铵（均为分析纯）1.2废水处理取200mL水样置于烧杯中，用0.10mol/LNaOH，0.05mol/LH2SO4调整pH值，投加脱色剂，并以200r/min的转速快速搅拌2min，然后以60r/min慢速搅拌10min，静置沉淀30min后取其上清液，测定其色度和COD。1.3性能测试色度采纳GB11903—1989《水质色度的测定稀释倍数法》测定；pH值采纳GB6920—1986《水质pH值的测定玻璃电极法》测定；化学需氧量COD采纳GB11914—1989《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》测定。2结果与争论2.1季铵型阳离子脱色剂对废水处理效果的影响2.1.1季铵型阳离子脱色剂的质量浓度单独使用季铵型阳离子脱色剂对废水进行处理时，脱色剂质量浓度对色度和COD去除率的影响见图1。<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/202011/Env/202011101643529186.jpg”alt=“微信图片_20200604101218.jpg”width=“364”height=“249”/由图1可以看出，脱色率随着季铵型阳离子脱色剂质量浓度的增大而增大，后趋于平稳，质量浓度为12mg/L时，脱色率达到最大值为82.8%。COD去除率随着脱色剂质量浓度的增加先增大后下降。这是由于季铵型阳离子脱色剂是一种有机絮凝剂，主要通过吸附架桥和吸附电中和机理起作用。脱色剂在脱色过程中，其分子中的阳电荷对染料阴离子有吸附中和作用，而且其大分子呈线性结构，能对染料分子及细小分散絮体起架桥吸附作用，形成较大絮体，从水体中分别，脱色和去除COD的效果较好。连续投加脱色剂，废水中的微粒被过多的脱色剂包围，失去同其他微粒结合的机会，达到另一种稳定状态，不易分散，因而絮凝效果变差。2.1.2溶液pH值季铵型阳离子脱色剂在不同pH值条件下会表现出不同的形态，染料分子在不同pH值下结构也会发生变化。pH值对季铵型阳离子脱色剂废水处理效果的影响如图2所示。<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/202011/Env/202011101643527884.jpg”alt=“微信图片_20200604101218.jpg”width=“324”height=“229”/由图2可知，溶液pH值为3~8时，随着pH值的增大，混凝效果略有上升，但变化不大。当pH值大于9时，混凝效果变差。这是由于pH值较高时，季铵型阳离子脱色剂分子中所带的正电荷会被溶液中的OH-中和而削减，使得脱色剂与染料分子的结合力量减弱，吸附架桥作用减弱，絮凝作用降低，降低了脱色、去除COD的效果。2.2PAC对废水处理效果的影响2.2.1PAC的质量浓度单独使用PAC对废水进行处理时，PAC质量浓度对色度和COD去除率的影响见图3。<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/202011/Env/202011101643524429.jpg”alt=“微信图片_20200604101218.jpg”width=“360”height=“234”/由图3可见，随着PAC质量浓度的增加，色度和COD的去除率渐渐增大；当PAC质量浓度达到10mg/L时，废水色度和COD的去除率达到最佳效果；连续增加PAC质量浓度，废水处理效果渐渐变差。这是由于随着PAC质量浓度的增加，水中的多核聚合羟基络离子与污染物胶体发生电中和、吸附、卷扫作用，促进胶体和悬浮物等快速脱稳、分散和沉淀，表现出良好的混凝效果，色度和COD去除率上升。但PAC过量添加，这些多核聚合羟基络离子表面活性中心被占据，反而影响其电中和作用，同时这些过量的多核聚合羟基络离子会使污染物颗粒形成带正电荷的胶体，重新分散在水中，产生胶体爱护作用，甚至重新稳定，即“再稳”[9]，从而降低絮凝效果，色度和COD的去除率变差。2.2.2溶液pH值pH值对PAC的混凝效果如图4所示。<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/202011/Env/202011101643527474.jpg”alt=“微信图片_20200604101218.jpg”width=“332”height=“231”/由图4可见，pH值在4~9范围内，有较好的色度和COD去除率，最佳pH值为8。这是由于不同的pH值下，PAC会形成不同的水解聚合形态，当pH值3时，铝的形态主要以[Al（H2O6）]3+的形式存在；当pH值4时，铝的形态主要以碱铝离子的形式存在，并有氢氧化铝形成；当pH值9时，会生成偏铝酸盐，从而影响混凝效果[10]。2.3季铵型阳离子脱色剂和PAC复配对废水处理效果的影响调整水样pH值为8，固定PAC为10mg/L，转变季铵型阳离子脱色剂的质量浓度（1、2、3、4、5、6mg/L），讨论季铵型阳离子脱色剂和PAC复配对废水处理效果的影响，结果见图5。<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/202011/Env/202011101643528244.jpg”alt=“微信图片_20200604101218.jpg”width=“372”height=“290”/由图5可见，当季铵型阳离子脱色剂和PAC的投加质量浓度分别为4mg/L和10mg/L时，色度和COD的去除率分别为91.2%和58.6%。采纳季铵型阳离子脱色剂与PAC复配处理印染废水可明显提高脱色絮凝效果，其主要缘由是季铵型阳离子脱色剂通过其链状分子的吸附架桥作用能有效增加絮体颗粒尺寸，两者复配使用会产生协同效应，使絮凝体聚集较快，结构紧密，易沉降，明显提高色度和COD去除率，并削减了季铵型阳离子脱色剂的投加量，降低经济成本。2.4工程应用将季铵型阳离子脱色剂与PAC按2∶5的比例复配，应用于晋江某集团污水处理站尾水的深度处理，经混凝沉淀再经离子交换树脂软化处理后，出水水质达到回用水要求，详见表1。<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/202011/Env/202011101643521458.jpg”alt=“微信图片_20200604101218.jpg”width=“368”height=“286”/3结论（1）用季铵型阳离子脱色剂与PAC复合絮凝剂深度处理印染废水，具有良好的混凝效果。在废水pH值为8，复配絮凝剂季铵型阳离子脱色剂和PAC质量分数分别为4mg/L和10mg/L时，色度去除率达91.2%，COD去除率为58.6%。（2）季铵型阳离子脱色剂是一种性能优良的脱色絮凝剂，具有较高的脱色力量，能有效地应用于印染废水的深度脱色治理。季铵型阳离子脱