絮凝劑在印染廢水處理中的研究與應用進展

曹強

摘要：本文介紹了印染廢水的性質及處理現狀，闡述了無機、高分子及復合絮凝劑的絮凝機理，綜述了近些年這三種絮凝劑在印染廢水處理中的應用進展。絮凝法作為印染廢水處理技術中極其重要的方法之一，正向高效、無毒的方向發展。

Abstract： In this paper， the properties and treatment status of printing and dyeing wastewater are introduced， and the flocculation mechanism of inorganic， polymer and compound flocculants is expounded. The application progress of these three flocculants in the treatment of printing and dyeing wastewater in recent years is reviewed. Flocculation as one of the most important methods in printing and dyeing wastewater treatment is developing in a highly efficient and non-toxic way.

關鍵詞：絮凝劑;印染廢水;處理

Key words： flocculant;printing and dyeing wastewater;treatment

中圖分類號：X791? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）34-0282-02

0? 引言

隨著紡織產業、印染行業的生產技術日漸復雜，規模日益宏大，我國紡織印染工業如日中天，印染廢水已經成為如今最主要的水體污染源之一，其排放量約占工業廢水排放總量的百分之十。這些廢水來源于印染加工過程中煮練、染色、印花、整理等工序。印染廢水成分復雜，色度深，有毒物質含量高，難以降解，不僅極易影響水生生物的生長且易引起富營養化的發生，而且破壞水體環境生態平衡，嚴重影響水體安全。因此治理印染廢水成為亟待處理的問題。而今，對于印染廢水的治理，一般是通過借助物理、化學以及生物的途徑對其進行治理。其中化學處理法中的絮凝法由于容易操作、成本低廉、適用性廣等優點，被廣泛應用到環保工業、化工工業等相關領域。因此，在處理各種污水和廢水方面受到重視。而用于印染廢水的絮凝劑種類也非常多，本文將對以下幾種常見的絮凝劑及其應用進行綜述。

1? 印染廢水的特性及其來源

印染加工過程主要包括退漿、煮練、染色、印花、整理等工序步驟，在生產紡織產品的工序過程中伴隨著印染廢水的產生。隨著科技飛速發展，紡織產業、印染行業使用的材料品種日趨增多，使得原有的天然原料漸漸的被化學原料所替代。由于不同的化學原料在各個工序步驟中被使用，因此導致印染廢水成分復雜[1]，色度深，有毒、有害物質含量極高，難以降解，嚴重污染了水體生態環境。印染加工過程中每個工序的進行都伴隨著廢水的產生。

2? 無機絮凝劑

2.1 傳統的無機絮凝劑

無機絮凝劑是由無機組分組成的絮凝劑，主要是通過三種力來增加混凝固體的碰撞，達到沉淀的目的。分別是化學鍵力、分子間力或機械力，它們既可單獨作用亦可同時作用。無機絮凝劑按金屬鹽分類主要可分為鋁鹽及鐵鹽兩大類，常見的無機金屬鹽絮凝劑有Al2（SO4）3、FeSO4、FeCl3、ZnCl2和MgCl2等，它們的優點是使用簡單，但是這類絮凝劑效果低、腐蝕性大，成本及用量高，同時在處理過程中依然有一些很難克服的缺點。傳統的無機絮凝劑主要有硫酸鋁和硫酸亞鐵等，這兩種無機絮凝劑在印染廢水的處理中應用范圍較廣并且具有一定的代表性。

2.2 無機高分子絮凝劑

無機高分子絮凝劑相對傳統的無機絮凝劑，絮凝效果更好、成本更低、沉淀速度更快、對廢水的pH適應范圍較寬。常用的有聚合鐵鹽、聚合鋁鹽、聚硅酸金屬鹽類絮凝劑等。

2.2.1 聚合鐵鹽類絮凝劑

常見的鐵鹽類絮凝劑有聚合氯化鐵和聚合硫酸鐵等。鐵鹽絮凝劑具有良好的脫色性能，因此常被用于印染廢水的脫色。這類絮凝劑具有沉降速度快，形成的絮體緊密集中，在處理濁度和色度方面，聚合硫酸鐵的去除率相對較好，但也存在較多缺點，如出水色度較大，作用活性基團單一，污泥量多，后處理較困難，由于本身酸度高，對設備的腐蝕性較強。

2.2.2 聚合鋁鹽類絮凝劑

常見的鋁鹽類絮凝劑主要包含以下三種，聚合氯化鋁、聚硅鋁、聚合硫酸鋁，具有脫色效果優良、吸附性強、形成的絮體大、穩定性較強等優點，并且對環境依賴性較低，但是也存在諸多缺點，如成本較高、形成的絮體較不穩定、不易沉降、絮凝效果較差，并且使用后水中的鋁不易處理，易導致二次污染等[2]。

2.2.3 聚硅酸金屬鹽類絮凝劑

聚硅酸金屬鹽類絮凝劑是將傳統的金屬鹽類絮凝劑與硅酸或聚硅酸聚合而形成的，屬于陰離子型化合物。這種復合產物形成的絮體沉降速度快;在低溫和低濁度的條件下仍可表現出良好的性能，但硅酸膠體會發生縮聚，反應一段時間后，相對分子質量逐漸變大，最終成為喪失活性的凝膠。因此，聚硅酸必須在現場制備，配好就使用，不可長期儲存，否則會造成原料的浪費[3]。

3? 有機高分子絮凝劑

有機高分子絮凝劑有以下特點：絮凝速度高、效果好、成本低、產生的污泥少、無毒無害、方便處理等，廣泛應用于各重印染廢水處理當中。

3.1 合成有機高分子絮凝劑

合成有機高分子絮凝劑通常有以下三種，即季胺鹽類、聚胺鹽類和聚腈類絮凝劑。根據其官能團水解之后所帶電荷的特性，可將其分為陽離子型、陰離子型和兩性型。

聚丙烯酰胺是廢水處理方面應用最為廣泛的一類有機高分子絮凝劑。在印染廢水處理方面主要采用的是陽離子型聚丙烯酰胺。

陽離子型丙烯酰胺能夠中和負電荷和吸附架橋，從而使體系中的微粒絮凝，從而達到優良的效果[4]。

3.2 天然改性有機高分子絮凝劑

天然高分子絮凝劑具有價格低、無毒且易降解的優點，因此被廣泛的應用于印染廢水處理中。

殼聚糖作為一種較新型的水處理劑，具備著以下優點：投加量少、能高效且快速的沉降、產生的污泥便于處理、對動植物無毒無害。但是由于殼聚糖本身的分子質量比較低，可接受的pH范圍較窄，因此需要對殼聚糖進行化學改性后再使用[5]。

淀粉類絮凝劑，自身具有來源廣、價格低、并且產物可以全部被降解的特點。有專家[6]利用玉米淀粉作為原料，用2，3-環氧丙基三甲基氯化銨作為陽離子醚化劑，在不加入任何催化劑的情況下，在異丙醇中制得了陽離子型玉米淀粉絮凝劑。

天然的木質素有巨大的網狀空間結構，張老師等人[7]研究了木質素絮凝劑。

他們利用從草漿黑液中提取出的木質素，直接用作絮凝劑，對印染廢水進行處理。結果顯示，木質素脫色率最高可達87%，而濁度的去除率也高達98%。

3.3 微生物絮凝劑

微生物絮凝劑實則是通過生物技術，將那些具備絮凝能力同時可以被自然降解的微生物的代謝產物進行提取、純化、精制，從而得到的一種特殊的天然高分子絮凝劑。將微生物絮凝劑與傳統化學絮凝劑做比較，其優點表現為以下幾點。

①有利于進行固液分離，同時產生的沉淀較少;

②容易被微生物降解，且無毒無害;

③適用范圍廣;不會導致二次污染的產生;

④具有較強的濁度去除能力和良好的脫色性能。

4? 復合絮凝劑

把天然高分子絮凝劑與合成有機高分子絮凝劑進行復配，利用絮凝劑間的協同能力，達到增強絮凝劑脫水效果的目的。

無機-有機復合絮凝劑，增強了吸附架橋的能力，與有機高分子絮凝劑相比較，復配后的無機-有機復合絮凝劑不僅增加了電中和能力，而且增加了絮凝效果，價格相對更為便宜。除此之外，使得有機成分的含量降低，所以留存在水中的有毒有害物質也減少很多。

5? 絮凝劑在印染廢水處理過程中的應用

合成有機高分子絮凝劑和無機高分子絮凝劑由于其具有優良的絮凝效果、價格低廉等優點，因此應用十分廣泛。曾老師[8]將雙氰胺、甲醛作為主要的原料，硫酸鋁用作催化劑，同時引入了添加劑，進而合成了新型的陽離子絮凝劑雙氰胺甲醛樹脂，用其對印染廢水進行混凝脫色實驗。實驗結果表明，其脫色率可高達98%。馬老師[9]則采用鐵泥制備出了高效的無機絮凝劑聚硅酸鐵（PSF），同時對廢水的絮凝作用進行了深入研究。實驗表明，PSF具備優良的絮凝能力，它的絮凝能力比聚合硫酸鐵（PFS）的性能更加優良。

天然有機高分子絮凝劑無毒且易降解，但是存在絮凝活性較弱的缺點，因此國內外學者針對我國極豐富的天然高分子資源，對殼聚糖、淀粉、木質素等天然高分子進行了化學改性。林老師[10]等運用殼聚糖與丙烯酰胺單體接枝共聚而成的改性產品作為絮凝劑，來處理印染廢水。試驗表明，改性后的殼聚糖絮凝效果明顯增高，對印染廢水色度的去除率可高達95%。

6? 展望

結合國內外學者的實驗研究與其結果來看，用絮凝劑來處理印染廢水是非常有效的方法。由于有機高分子絮凝劑擁有著諸多優勢，例如絮凝能力好、脫色性能優良、易于操作等，因此在印染廢水處理中處于舉足輕重的地位。

國外的科研工作者者針對合成的高分子絮凝劑，對于它的合成途徑、絮凝機理及應用前景領域開展了更深層次的研究探討，并且已經將其投入巨大規模的工業化生產。

因此，基于理論研究的基礎上應當研發出更有效的新型高分子絮凝劑，這是處理印染廢水的關鍵之處。由于天然高分子自身無毒無害、原料豐富、價格低廉等優勢，因而被國內科研工作者廣泛用來制備絮凝劑，雖然在這方面獲得了一些進展，但是遠遠不能滿足實際所需。而國外的學者正利用這豐富的資源，向水處理應用領域發展。因此國內應充分利用這些資源，開發出更多有效、無毒無害、價格價廉的天然高分子改性絮凝劑，以增強產品的穩定性。大力發展微生物絮凝劑，加強絮凝性微生物的篩選，盡可能的降低成本，積極進行中試應用，以達到徹底消除二次污染的目的，積極的將科研成果轉化為工業應用。

參考文獻：

[1]馬玉萍.印染廢水深度處理工藝現狀及發展方向[J].工業用水與廢水，2013，44（4）：1-5.

[2]孫圓媛，趙彬俠，黨麗萍，等.新型無機高分子絮凝劑處理H-酸印染廢水[J].化工進展，2011（s1）：356-358.

[3]邱俊明，邱祖民.聚硅酸類絮凝劑的研究進展[J].江西科學，2003，21（1）：37-40.

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[5]張秋華.羧甲基殼聚糖處理印染廢水試驗[J].環境污染與防治，1995，17（5）：7-9.

[6]張倩倩，邱業先，朱艷霞，等.陽離子淀粉絮凝劑的制備及對印染廢水的處理[J].蘇州科技學院學報：自然科學版，2011，28（3）：45-49.

[7]張芝蘭，陸雍森.稻麥草類堿木素混凝劑的性質及其應用[J].環境科學學報1997，17（4）：450-453.

[8]曾小君.新型陽離子絮凝劑KD-1在活性印染廢水處理中的應用研究[J].環境污染治理技術與設備，2005，6（3）：72-74.

[9]馬淞江.用鐵泥制備高效無機絮凝劑聚硅酸鐵及其絮凝性能研究[J].環境污染治理技術與設備，2006（9）：130-133.

[10]林靜雯，索志強，王冠，等.改性殼聚糖絮凝劑處理印染廢水的研究[J].環境保護科學，2005（3）：16-18.