聚二甲基二烯丙基氯化铵的染料废水脱色性能研究

《资源节约与环保》2013年第7期科技论文与案例交流科技论文与案例交流摘要：本文首先用聚二甲基二烯丙基氯化铵处理模拟染料废水，试验了其絮凝脱色性能，并初步探讨了其絮凝脱色机理；然后对比了不同絮凝剂处理模拟染料废水的脱色效果；最后针对水溶性染料废水的处理，对以聚二甲基二烯丙基氯化铵为主的复合絮凝剂配方进行了探讨。关键词：聚二甲基二烯丙基氯化铵；染料；脱色随着染料工业的发展，印染废水逐年增加，大量染料废水排入江河湖海中，给环境造成严重污染。印染废水含有染料、浆料、助剂等多种成分，具有有机物含量高、色度大、难降解等特点，是我国水域重点污染源之一。印染废水中染料品种繁多，结构各异，因此，印染废水处理的主要问题是脱色问题，也是印染废水处理的难点问题[1]。化学混凝法具有工艺简单、操作方便、建设费用低、脱色效果好等优点，因此得到了广泛应用。常用的铝、铁盐等絮凝剂对分散染料、硫化染料、还原染料等具有较好的脱色效果，但是对于水溶性染料，脱色效果不理想。而聚二甲基二烯丙基氯化铵作为一种新型阳离子高分子絮凝剂，具有100％的阳离子度和特殊的化学结构，絮凝脱色效果好。因此，PDMDAAC已经成为染料废水絮凝脱色领域的研究热点[2-3]。1试验部分1.1试剂及仪器试剂：活性艳红（K-2BP）染料、活性黑（KN-B）染料、分散金黄RK染料；PDMDAAC实验室自制；硫酸铝（分析纯）、氯化铁（分析纯）、聚合氯化铁。仪器：DC-506型六联搅拌机、pH计（ORION710A型）、浊度仪（2100N型，HACHCo.）、JTY型混凝实验搅拌器、HACHDR/4000U型紫外－可见光光度计、HH-5化学耗氧量测定仪。1.2实验方法1)模拟染料废水储备液的配制于1L蒸馏水中，加入10g单品种染料，搅拌混和均匀，配成储备液。2)混凝实验方法用移液管量取10ml储备液，用蒸馏水稀释配成1000ml模拟水样。在六联搅拌机快速搅拌下（240rpm）向模拟水样中加入一定量的絮凝剂，快速搅拌2min后转入慢速搅拌（40rpm），持续10min停止。然后静置30min，取上清液在该染料液的最大吸收波长处测定其吸光度，计算脱色率。2实验结果与讨论2.1PDMDAAC处理模拟染料废水实验分析1)分子量对PDMDAAC染料废水脱色效果的影响(1)PDMDAAC对活性黑的脱色效果分析由图1可见，三种不同分子量的PDMDAAC处理活性黑染料均能取得很好的脱色效果，并且存在一最佳投加量。活性黑染料是一种磺酸盐，由于分子结构中含有磺酸基亲水基团，所以水溶性好，使染料废水具有真溶液性质。PDMDAAC与活性黑作用时，季铵阳离子与磺酸基发生电中和反应，生成不溶于水的中性分子，从溶液中析出，然后通过絮凝除去。因此，PDMAAC处理活性黑过程可分为两步，即电中和反应析出和架桥絮凝沉降。当PDMDAAC用量不足时，未能全部中和染料分子的负电荷，导致部分染料分子未能形成中性分子从溶液中析出；当PDMDAAC用量过大时，由于正电荷过量，可能使已经析出的中性染料分子带上正电荷，而导致染料分子相互排斥，形成稳定的胶体溶液。因此，只有PDMDAAC用量适当时，才能使全部染料分子形成中性分子从溶液中析出，絮凝除去。另外，PDMDAAC特性粘度越大，最佳投药量越少，最佳点脱色效果越好。这是因为PDMDAAC特性粘度越大，分子量越大，絮凝架桥能力越强，同时与活性黑染料分子形成的中性分子越大，越有利于絮凝沉降去除[4-5]。图1PDMDAAC的特性粘度对活性黑脱色效果的影响Fig.1EffectofPDMDAAC’intrinsicviscosityonavtiveblackdye’decoloring(2)PDMDAAC对分散金黄的脱色效果分析由图2可见，分子量仍是影响PDMDAAC脱色效果的主要因素。分子量越大，其投药量越小，处理效果也越好。这是因为分散金黄属疏水性染料，PDMDAAC对其脱除的机理是首先通过吸附电中和，使分散金黄脱稳、团聚，而后通过架桥絮凝，使分散金黄以大絮团形式沉降析出。因此，PDMDAAC分子量越大，电中和与吸附架桥能力均较强，进而脱色效果越好[5]。图2PDMDAAC的特性粘度对分散金黄脱色效果的影响Fig.2EffectofPDMDAAC’intrinsicviscosityondispersinggoldendye’decoloring2)pH值对染料脱色效果的影响溶液pH值不同，对絮凝剂结构和染料分子结构的影响也不同，因而絮凝剂结合染料的能力及反应生成沉淀的聚集性能和大小都有差异，导致其沉降去除能力不同。因此一般絮凝剂存在一个最佳絮凝pH范围。图3中的PDMDAAC特性粘度为1.4dl/g，由图可见，在较宽的pH范围内，三种染料的吸光度以较小的幅度变化。由此说聚二甲基二烯丙基氯化铵的