高分子絮凝剂在印染废水处理中的应用进展

潘碌亭，肖锦
华南理工大学造纸与环境工程学院　广东　广州，510641

　　摘要：絮凝法是水处理技术中最重要的方法之一。本文介绍了近年来无机、有机合成和天然高分子絮凝剂在印染废水处理中的应用，并进行了简要评述。
　　关键词：印染废水；絮凝剂；废水处理
　　中图分类号：X791
　　文献标识码：A
　　文章编号：1009-2455(2000)05-0001-03

Developments in Application of High-Molecular Flocculants in the Treatment of Wastewater from Printing and Dyeing
PAN Lu-ting? XIAO Jin

　　Abstract：Coagulation process is one of the most important methods among water treatment technologies.Applications of organic?inorganic and natural high-molecular flocculants in printing and dyeing in recent years are introduced with brief commentary.
　　Key words：wastewater from printing and dyeing；flocculant；wastewater treatment

　　我国印染企业每天排放废水约为400×10⁴ m³，这些废水成分复杂、色度大、浓度高且生物难降物质多。特别是近年来，合成纤维的品种和数量的增加以及化学浆料(PVA)代替淀粉在印染工业中的应用，使得印染废水更加难处理。因此，印染废水的综合治理，已成为当今国内外急需解决的一大难题。
　　高分子絮凝剂以其良好的凝聚效果、脱色能力和操作简单、投资省等优点，在水处理过程中起着重要的作用，是水处理中应用最广、处理成本最低的有效方法之一。近年来随着高效、新型絮凝剂的开发和应用，高分子絮凝剂正广泛地应用于处理印染废水过程中。

1　无机高分子絮凝剂在印染废水处理中的应用

1.1　聚铝絮凝剂
　　碱式氯化铝(PAC)是水处理中最常用的絮凝剂之一，在处理印染废水中应用最为广泛。上海第一丝绸印染厂生化调节池中的印染废水，是以活性染料为主，直接染料为辅，属于高色度、高浓度废水，苏玉萍等^[1]采用混凝法对此废水进行处理，当PAC投加量为700～900 mg/L，pH值控制在5.4～6.6时，脱色率可达93％，且PAC较其它絮凝剂所产生的矾花大、沉降速度快，另外，研究还发现对于以活性染料为主的印染废水，PAC的投加量要比处理疏水性染料时的投加料要多。卢俊瑞^[2]采用絮凝法处理溴氨酸活性染料生产废水，当PAC的投加量2 g/L时，脱色率和COD去除率均在90％以上。此外，季民等^[3]对染色废水混凝脱色机理的研究进一步表明，聚铝混凝脱色的pH值范围广，对于大部分染料废水，都可获得较理想的脱色效果，但对单偶氮、低分子量含水溶性基团较多的亲水性染料，则不能采用聚铝絮凝剂脱色。
1.2　聚铁类絮凝剂
　　铁盐絮凝剂脱色性能好，因此，铁盐絮凝剂常用于印染废水的脱色。秦美洁等^[4]以硫酸亚铁，硫酸，铝盐为基本原料，在硫酸介质中以MnO₂为催化剂，经空气氧化而得到的一种高聚合度无机高分子聚合硫酸铁絮凝剂，对印染废水进行处理，废水的脱色率达98％以上，COD去除率达75％以上，基本达到国家规定的排放标准。杜仰民^[5]以无机铁盐，对不同类型印染废水进行絮凝脱色，印染废水絮凝加助凝后，脱色率平均达94％，COD的去处率平均达74.3％，处理后的印染废水无色，透明，达到排放标准。陈福根等^[6]采用聚合硫酸铁(PFS)加助凝剂Mz处理纺织印染废水，经数年生产实践运行表明，处理后的水质COD，色度等主要指标达到国家排放标准。
1.3　复合型絮凝剂
　　近年来，不少学者利用矿渣废料研制复合絮凝剂，并用于处理印染废水。吴敦虎等^[7]采用自制的硼泥复合混凝剂，对印染废水进行脱色实验，当投加量为0.3 g/L时，其COD去除率达67％以上，脱色率和SS去除率均达98％以上，此法具有投药量少、工艺简单、效率高等优点。吴奇藩等^[8]利用铜矿渣制取固体混凝剂FAS，处理亲水染料废水，其脱色率达95％以上，实现了综合利用目的。嵇雅颖^[9]自制一种含镁复合型脱色剂，对高色度印染废水进行处理，脱色率可达99％，COD去除率近70％，BOD去除率为90％以上。刘三学^[10]利用硫酸矿灰研制出含铝、硅、镁等多种元素FH铁系复合型混凝剂，并用于处理印染废水，脱色率＞90％，COD去除率为60％～70％，效果较PAC好。江懋钧^[11]研制出XB—IV复合絮凝剂，该絮凝剂兼有化合反应、电中和、吸附架桥作用，对各类印染废水均有较好的絮凝作用。
1.4　聚硅酸盐类絮凝剂
聚硅酸絮凝剂是一种应用较早的絮凝剂，由于其稳定性差，故应用较少，在此基础上，人们研制聚硅酸盐絮凝剂，并用于废水处理，取得了较好效果。高宝玉等^[12]研制了一种含金属离子的聚硅酸脱色絮凝剂 (PSMA)，对染料废水具有良好的絮凝脱色效果，对活性染料废水，当PSMA投加量为90 mg/L时，脱色率达95％以上，对于分散和酸性染料废水，当PSMA投加量为45 mg/L时，脱色率即可达到95％以上。李硕文等^[13]也研制了聚硅酸铝絮凝剂，并应用于染色废水处理，取得了较好的效果。

2　有机合成高分子絮凝剂在印染废水处理中的应用

2.1　聚胺类絮凝剂
　　阳离子型聚胺类絮凝剂是有机絮凝剂中价格较低的一种，在水处理中，有很大应用价值。周道生等^[14]在处理靛兰染色废水中采用聚丙烯酰胺(PAM)和NaOH，每次按处理水量进行配制，取得了较好的效果。董银卯等^[15]以环氧氯丙烷、氨水、二甲胺为主反应物，引入可改变官能团和电荷密度的添加剂，研制了聚胺类HA系列絮凝剂，对染织废水进行处理，色度去除率达96％以上，浊度去除率为92％，COD去除率为64％，若与无机絮凝剂复配使用，效果更佳。徐理阮等^[16]也通过环氧化合物胺化的方法制得阳离子型絮凝剂，处理印染废水，降低了废水中的COD和色度，效果特别显著。华南理工大学闫胜文等^[17]采用先加入聚丙烯酰胺和无机絮凝剂G409进行处理印染废水，然后再采用电解法处理，据报道，最后出水可达国家排放标准。
2.2　聚腈类絮凝剂
　　王艳等^[18]以聚丙烯腈为高分子链，用双腈双胺与聚丙烯腈大分子上的腈基改性，制得含有多种活性基团的聚合物PAN-DCD，研究了PAN-DCD对活性染料、分散染料及酸性染料废水的脱色效果，并初步探讨了其脱色机理，对各种染色废水脱色率均在80％以上。高华星等^[19]用合成的多种活性基团的聚两性电解质PAN-DCD和PAN-DCD-HY以及阳离子聚电解质FA-2^#对印染厂废水进行脱色和去除COD效果评价，实验结果证明，这几种高分子絮凝剂对印染废水都具有优良的脱除性能，比常用的无机絮凝剂效果要好。
2.3　季胺盐类絮凝剂
　　王萍等［20］采用阳离子型高分子絮凝剂PDADMA(聚二甲基二烯丙基氯化铵)处理印染废水，研究结果表明，PDADMA用于处理印染废水具有投药量少、污泥量少、效率高等优点，处理效果明显优于无机絮凝剂。张雪馨等^[21]针对活性染料含有磺酸基的特点，对双腈胺—甲醛缩合物进行改性，制得阳离子絮凝剂MG，处理亲水性染料废水，脱色率大于85％。董银卯等^[22]也以双氰胺与甲醛的反应为主反应，通过引入添加剂，研制出一种新型阳离子絮凝剂，对染织废水、染料废水的处理以及在污泥脱水过程中的应用，表现出优良的絮凝性能。

3　天然高分子絮凝剂在印染废水处理中的应用

3.1　淀粉衍生物絮凝剂
　　近年来淀粉类絮凝剂在印染废水中应用也非常广泛。李旭祥等^[23]用过硫酸铵为引发剂，使菱角粉与丙烯腈接枝共聚，制得的改性淀粉配以助凝剂碱式氯化铝处理印染废水，浊度去除率可以达到70％以上。赵彦生等^[24]在淀粉与丙烯酰胺共聚两步法合成阳离子淀粉絮凝剂的基础上，进行了淀粉—丙烯酰胺接枝共聚物一步法改性阳离子絮凝剂CSGM的合成及性能研究，用这种絮凝剂处理毛纺厂印染废水取得了较好结果。陈玉成等^[25]利用生产魔芋精粉后的下脚料，以尿素作催化剂，通过磷酸盐酯化制成絮凝剂1号，对含硫化染料印染废水进行处理，当投药量120mg/L时，COD去除率68.8％，色度去除率达92％。杨通在等^[26]以淀粉为原，合成了阳离子型改性高分子絮凝剂，并用它对印染等轻工废水进行处理，研究结果表明，悬浮物、COD、色度去除率较高且产污泥量少，处理后的废水水质得到较大改善。
3.2　木质素衍生物絮凝剂
　　自70年代以来，国外已研究了以木质素为原料合成季胺型阳离子表面活性剂，用其处理染料废水获得了良好的絮凝效果。我国朱建华等^[27]利用造纸蒸煮废液中木质素合成了阳离子表面活性剂，处理印染废水，结果表明，木质素阳离子表面活性剂具有良好的絮凝性能，脱色率超过90％。张芝兰等^[28]以草浆黑液中提取木质素，作为絮凝剂，并与氯化铝、聚丙烯酰胺的效果进行了比较，证实了木质素处理印染废水的优越性。雷中方等^[29]研究了从厌氧处理前后的碱法草浆黑液中提取木质素作为絮凝剂，处理印染废水，取得了较好的效果，在此基础上雷中方等^[30]又研究了木质素絮凝作用机理，证明了木质素絮凝剂是一种对高浊度、酸性废液有特效的水处理剂。
3.3　其它天然高分子絮凝剂
　　宫世国等^[31]以天然资源为主要原料，经物理、化学加工后制成两性新型复合混凝脱色剂ASD-Ⅱ对印染厂的还原、硫化、纳夫妥以及阳离子和活性染料的染色废水进行絮凝脱色实验，脱色率平均大于80％，最高达98％以上，COD去除率平均大于60％，最高达80％以上。张秋华等^[32]采用研制的羧甲基壳聚糖絮凝剂处理毛巾厂的印染废水，实验结果显示，羧甲基壳聚糖絮凝剂在废水的脱色和COD的去除效果方面，都优于常用的其它高分子絮凝剂。

4　结语

　　综上所述，高分子絮凝剂在处理印染废水过程中，起着不可替代的作用。无机高分子絮凝剂可以较好地除去废水中大部分悬浮态染料、分散染料、氧化后的还原染料、硫化染料、偶合后的冰染料及水溶性染料中的分子量较大的直接染料，而水溶性染料中分子量小、不容易形成胶体的如酸性染料、活性染料、金属络合染料的废水及部分直接染料、阳离子染料废水则难以用无机絮凝剂处理^[33]。无机高分子絮凝剂，在形态、聚合度及相应的絮凝效果方面要比有机高分子絮凝剂差^[34]。另外，一些无机药剂腐蚀性强，对设备材质要求高。有机高分子絮凝剂与无机高分子絮凝剂相比，具有用量少、絮凝速度快、受ｐＨ及温度影响小、污泥量少且易处理等优点，对节约用水、强化水质处理和提高水的回用率起到很大的作用，特别是有机高分子絮凝剂对于水溶性染料等废水具有很好的脱色性能，但是，有机合成高分子絮凝剂单独使用处理印染废水，不仅效果差，而且易产生有毒物质，对进一步生化处理印染废水造成困难。因此，开发高效、新型高分子絮凝剂是絮凝法处理印染废水的关键。近年来，由于天然高分子具有无毒、原料广、价廉和可生物降解等优点，被国内外科研工作者广泛用来研制絮凝剂，这种絮凝剂适合处理水质复杂的废水，尤其是复杂、多变的印染废水，既可单独处理，也可与其它处理方法联合使用，减少印染废水对环境的污染。总之，随着絮凝技术的不断完善，高分子絮凝剂在印染废水处理中将发挥更大的作用。

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作者简介：
潘碌亭(1967-?)，男，博士生，讲师。