摘要：以聚合氯化鋁為絮凝劑，研究其對(duì)活性藍(lán)19配制的染料廢水樣品的脫色效果。研究通過改變聚合氯化鋁的投加量、pH值、轉(zhuǎn)速以及堿度等因素，結(jié)合Al-Ferron逐時(shí)絡(luò)合比色法測定聚合氯化鋁中Alb含量，確定較佳實(shí)驗(yàn)條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，聚合氯化鋁的投加量及pH值的改變對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較大，當(dāng)聚合氯化鋁投加量≥500mg/l，pH值為7時(shí)，脫色率可達(dá)95%以上，而轉(zhuǎn)速及堿度則對(duì)脫色影響較小。
隨著印染工藝的發(fā)展，活性染料作為一種新型染料所占比重大幅度增加，遍及紡織工業(yè)中的各個(gè)方面。印染廢水的主要污染物有染料、漿料、助劑、油劑、酸、堿、纖維雜質(zhì)、砂類、無機(jī)鹽等，并且具有高濃度、高色度、高pH值、難降解和多變化等特點(diǎn)，屬于難處理的工業(yè)廢水之一。該類染料與纖維分子之間以范德化力和氫鍵相結(jié)合，分子中含有磺酸基、羧基而溶于水，在水中以陰離子形式存在，可使纖維直接染色。應(yīng)用廣泛的該類染料生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量有色污水，其色度可以超過幾千倍。
目前工業(yè)上常用的脫色方法有吸附、電解、絮凝、離子交換、臭氧氧化、膜分離法等，而印染廢水中著色成分大多數(shù)為膠體，故本實(shí)驗(yàn)主要研究絮凝對(duì)染料廢水的脫色作用。絮凝即通過壓縮雙電層實(shí)現(xiàn)電性中和、吸附架橋和網(wǎng)捕卷掃這3種作用中的某種起主要作用或協(xié)同作用，來破壞膠體原有的穩(wěn)態(tài)。
聚合氯化鋁屬于陽離子無機(jī)高分子絮凝劑，其結(jié)構(gòu)由形態(tài)多變的多元羧基絡(luò)合物組成，分子結(jié)構(gòu)大、絮凝沉降速度快、適用pH值范圍寬、無腐蝕性、凈水效果明顯，廣泛用于水處理各領(lǐng)域。波濤聚合氯化鋁廠家以聚合氯化鋁為絮凝劑，研究其對(duì)活性藍(lán)19配制的染料廢水樣品的脫色效果。通過改變聚合氯化鋁的投加量、pH值、轉(zhuǎn)速以及堿度等因素，結(jié)合Al-Ferron逐時(shí)絡(luò)合比色法測定聚合氯化鋁中Alb含量，確定較佳實(shí)驗(yàn)條件。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析如下。
一、聚合氯化鋁的投加量對(duì)脫色率的影響
為了確定聚合氯化鋁的較佳用量，由于染料廢水濃度較高，選擇的聚合氯化鋁投加濃度由100mg/L至1000mg/L遞增（初步設(shè)定溶液pH值為7，堿度B為2.0，轉(zhuǎn)速為120r/min，室溫），攪拌后靜止30min取上清液測得吸光度，并計(jì)算脫色率。聚合氯化鋁對(duì)活性藍(lán)19的脫色效果如圖1所示。
由圖1可以看出，脫色率隨著聚合氯化鋁濃度的增加先逐漸增加，然后趨于穩(wěn)定。當(dāng)聚合氯化鋁的投加量由100mg/L增加至500mg/L脫色率迅速從19.3%增至95.7%，而當(dāng)聚合氯化鋁≥500mg/L時(shí)，脫色率都在95%以上且較穩(wěn)定。這是由于電性中和作用導(dǎo)致，在染料廢水中加入聚合氯化鋁后，由于聚合氯化鋁為陽離子絮凝劑，而活性藍(lán)19在水中通常以陰離子的形式存在，導(dǎo)致膠體脫穩(wěn)形成細(xì)小礬花；隨著聚合氯化鋁投加量的增加，可以進(jìn)一步中和膠體表面的負(fù)電荷，直至膠體表面呈現(xiàn)正電，礬花體積無法繼續(xù)增加，脫色效果趨于穩(wěn)定。除此之外，投加量也是評(píng)價(jià)絮凝劑性能的重要指標(biāo)，在脫色率達(dá)到95%后，雖仍有上升趨勢但幅度較小，考慮到經(jīng)濟(jì)成本問題，選擇聚合氯化鋁投加量500mg/L來進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究。
二、pH值對(duì)脫色率的影響
當(dāng)聚合氯化鋁的投加量為500mg/L，堿度B為2.0，轉(zhuǎn)速為120r/min，靜置30min時(shí)，室溫的條件下考察不同的pH（pH為5、6、7、8、9、10）對(duì)脫色率的影響。pH對(duì)脫色率的影響如圖2所示：
由圖2可以看出，pH對(duì)脫色率影響較大。當(dāng)pH值為7時(shí)，絮凝脫色效果較好。在酸性或堿性條件下，脫色率分別低至25.7%、12.9%。表明在過酸或過堿條件下，聚合氯化鋁對(duì)活性藍(lán)19的絮凝效果較差，與聚合氯化鋁在水中的水解聚合形態(tài)與水的pH值有關(guān)，在pH較低時(shí)，聚合氯化鋁主要水解為單體形式，pH值較高時(shí)為Al(OH)3溶膠或Al(OH)4-，而在pH值接近中性時(shí)，聚合氯化鋁主要以二維或三維的鏈狀顆粒形式存在，并且有優(yōu)異的電性中和、網(wǎng)捕卷掃和吸附架橋的作用。
三、轉(zhuǎn)速對(duì)脫色率的影響
考慮到慢速攪拌時(shí)，轉(zhuǎn)速為50r/min，所以在研究快速攪拌轉(zhuǎn)速時(shí)，將較低轉(zhuǎn)速設(shè)置為100r/min，其余分別取120、200、300、400r/min。
保持其他實(shí)驗(yàn)條件不變，轉(zhuǎn)速對(duì)脫色率的影響如圖3所示。
由圖3可以看出，攪拌速度對(duì)該染料脫色率影響較小，脫色率都在90%以上，但整體隨著轉(zhuǎn)速的增加有下降趨勢。這表明活性藍(lán)19所形成的絮體聚集速度快，形成的絮體小而密實(shí)，不容易被打破。原因是聚合氯化鋁投入模擬廢水后的瞬間需要快速攪拌，使其迅速且均勻地分散于水體中，較快形成絮體。但若轉(zhuǎn)速過大，即使形成的絮體較密實(shí)，也會(huì)有部分被打散，懸浮于水體內(nèi)不易沉降，去除率有所下降。有專家認(rèn)為，顆粒較小的絮體具有電荷少、ζ電位高、含水率低、碰撞幾率大和絮體強(qiáng)度高等特點(diǎn)，所以即使絮體被破碎后也會(huì)再生長，所以轉(zhuǎn)速對(duì)活性藍(lán)19絮凝效果的影響較小。
四、堿度的聚合氯化鋁對(duì)脫色率的影響
投加濃度為500mg/L、不同B值（B為1.0、1.5、2.0、2.5）的聚合氯化鋁，保持其他實(shí)驗(yàn)條件不變（轉(zhuǎn)速為120r/min，pH值為7，室溫下進(jìn)行）。
不同堿度的聚合氯化鋁對(duì)脫色率的影響如圖4所示。
由圖4可以看出，脫色率隨著B值的增加而增加，由此可見較高B值時(shí)，聚合氯化鋁對(duì)活性藍(lán)19的絮凝效果較好，即絮體的聚集速度和沉降性較好。這是因?yàn)楦邏A度的聚合氯化鋁帶有的電荷相對(duì)于低堿化度的聚合氯化鋁來說較高，因此，能在相同的投加量條件下與活性藍(lán)19模擬廢水中帶有負(fù)電荷的膠體中和，而達(dá)到較佳處理效果。
Ferron法測定的不同堿度聚合氯化鋁的工作曲線如圖5所示。
不同堿度值時(shí)Al的形態(tài)分布如圖6所示。
由圖5、圖6可以看出，脫色率隨堿度B值的增加而增加。聚合氯化鋁中Alb所占比重隨堿度B值的增加而增加。有研究表明，聚合氯化鋁中起絮凝作用的主要是Alb，增加Alb的濃度會(huì)加大地優(yōu)化聚合氯化鋁的性能和增強(qiáng)絮凝能力。另外，隨著B值的增加，聚合氯化鋁的結(jié)構(gòu)單元相應(yīng)增加，由低聚體向高聚體發(fā)展，并由線型結(jié)構(gòu)向環(huán)狀面型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，逐漸向溶膠沉淀Al(OH)3生成方向轉(zhuǎn)變，使得Alb的含量逐漸增加，有利于絮凝。研究發(fā)現(xiàn)，堿度的變化會(huì)影響形成絮體的大小，堿度越高，形成的絮體越結(jié)實(shí)，越容易沉降，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)論相一致。
五、結(jié)論
通過研究不同參數(shù)條件下，自制聚合氯化鋁對(duì)活性藍(lán)19染料廢水的去除效果，并結(jié)合Al-Ferron逐時(shí)絡(luò)合比色法分析聚合氯化鋁中鋁的種類分布，為實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提供了更有力的依據(jù)。
1、脫色率隨著聚合氯化鋁投加量的增加先逐漸增加，然后趨于穩(wěn)定，較佳投加量為500mg/L。
2、pH對(duì)脫色率影響較大，pH值為7時(shí)絮凝脫色效果較好，能達(dá)到90%以上，而酸性堿性條件下的脫色率僅有20%左右。
3、隨著轉(zhuǎn)速的增加，脫色率逐漸減小，但仍在90%以上，所以轉(zhuǎn)速對(duì)脫色率的影響較小。
4、Al-Ferron逐時(shí)絡(luò)合比色得到的隨著堿度B值的增加，聚合氯化鋁中Alb的含量逐漸增加，與脫色率隨著堿度B值的增加而增加呈現(xiàn)一致的規(guī)律。
