复合絮凝剂的粘度、碱度和有机含量对絮凝效果的影响 活性染料废水脱色性能及机理研究外文翻译资料

 2022-07-05 07:07

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复合絮凝剂的粘度、碱度和有机含量对絮凝效果的影响
活性染料废水脱色性能及机理研究

摘要

聚合氯化铝-环氧氯丙烷二甲胺复合絮凝剂的混凝工艺已经被用于处理阴离子偶氮染料(活性K - 2BP染料)。近年来，粘度(eta;)，碱度( B = [ OH / [ Al )和有机含量( WP )对聚合氯化铝( PAC - EPI - DMA )絮凝性能及机理的影响已经有了研究。粘度是影响PAC - EPI - DMA染料去除率的关键因素。通过吸附架桥和电荷中和，以及聚碳酸酯与外延- DMA聚合物的协同效应，当eta;为2400 mPa·se得到较高的脱色效率。复合絮凝剂的有机含量是影响絮凝效果的次要因素。
PAC - EPI - DMA在300～4300 mPa·sec的吸附桥连作用随着吸水倍率的增加而增强。随着WP的增加，它们的电荷中和作用减弱。。WP和B在去除活性染料的过程中存在交互作用。中等粘度和有机含量的复合絮凝剂对印染废水的处理效果较好。在有机含量较低的情况下，可达到较高的活性染料去除率。

关键词:复合絮凝剂；活性染料去除；絮凝机理；脱色效率

引文:王和f、高b y、岳q y、王和y，2011年。粘性作用，有机物的复合浮动在
脱色表现和反应性染料废水机制。

《环境科学杂志》，第23期( 10 ):1626—1633

简介

由于排放含活性偶氮染料的纺织废水造成的水污染已成为一个重大环境问题。这种废水一般由于颜色强、毒性高、生物降解性差而表现出对环境不利的特性。许多处理技术已经被用于处理纺织废水，包括: ( a )混凝/絮凝，( b )活性炭或其他吸附剂，（c）生物降解，（d）膜过滤，（e）氧化，（f）降解。在这些过程中，混凝/絮凝是纺织废水处理的最常用技术。

纺织废水的脱色主要取决于染料的种类和絮凝剂的结构。254 / 5000

正如Georgiou等人所报告的那样，无机混凝剂如三价铁氯化物、石灰和硫酸亚铁对活性染料溶液的处理无效。最近，阳离子聚合物絮凝剂活性染料的研究越来越受到关注。高脱色率
活性染料的高效率脱色可以通过一定剂量阳离子聚合絮凝剂完成，例如聚胺絮凝剂，P絮凝剂和聚二烯丙基二甲基氯化铵絮凝剂。考虑到高分子絮凝剂制备成本较高，近年来对新型絮凝剂进行了研究。无机混凝剂与有机混凝剂的组合絮凝剂被证明是有效的去除活性染料的絮凝剂。本研究采用复合絮凝剂聚合铝氯-环氧氯丙烷二甲胺用于在低剂量有机絮凝剂的情况下，获得尽可能高的染料去除效率。本研究旨在研究絮凝性能，并探讨了聚合氯化铝( PAC - EPI - DMA )处理活性染料的机理。本实验还研究了粘度(eta;)、碱度( B =[ OH / [ Al ] )和有机物含量( WP )对絮凝效果的影响

1·材料和制备方法

1.1复合絮凝剂的合成

根据我们先前描述的方法，我们合成了具有不同eta;值的三种外延- DMA聚合物，然后，在蒸馏水中混合六水合三氯化铝和不同含量的纯碱，合成具有不同B值的无机PAC，最后，通过在蒸馏水中混合这两种制备了不同的WP ( 5 %、10 %和20 % ) 的聚合物。复合絮凝剂中铝的浓度为10克/升。絮凝过程中，复合絮凝剂的浓度可以看做是铝的浓度。两种材料的zeta;电位均用Zetasizer 3000热量表测量

1·2 检测水质

通过溶解0.1g活性艳红K - 2BP制备染色溶液。原水pH值为8.45，接近实际纺织废水的强碱性。原RBR染料溶液的最大吸光度为2.43

1.3絮凝试验

用正交试验法探讨eta;、B、WP对絮凝效果的影响，试验包括9组絮凝试验。絮凝作用实验在100 mg / L的合成液中进行。测试包括以120 r / min快速混合3分钟，在40r/分钟下缓慢混合12分钟，沉降过程20分钟。上清液的吸光度用分光光度计测定，zeta;电位用微电泳分析仪测定。

2·结果与讨论

2.1eta;、B、WP对絮凝性能的影响

表2对数据进行了分析。在去除废水中染料时，最高
染料去除效率( Rmax )和相应的絮凝剂用量( Doptimum )是絮凝剂测定絮凝剂的絮凝性能的主要特性。eta;值与Rmax的最高恒定范围( Cr )为9.5 %，Rmax为7.3 %，是影响RBR染料的絮凝性能的最重要因素。RBR染料的絮凝性能这个

PAC的B值是Rmax的一个次要因素.由于恒铬，4.1%。变化有机组分的WP导致最低常数Cr在三个因素中有2.8%个，这意味着WP是RMAR处理RBR染色的最不重要因素废水。然而，这三个因素的常数Cr对于Doptimum来说，这一结果是： WP对染料去除效果影响显著B如果考虑d最优。确定絮凝PAR EPD-DMA对RBR染料性能的影响EPI-DMA是关键因素。其他两个的效果因素（B和WP）对絮凝性能的影响复合絮凝剂也需要研究，因为它们的高相对Cr为Rmax和d最佳。

为了获得最高的染料去除效率，最佳浓度为2400 MPa·秒，B＝0.5，WP＝10%。对于复合絮凝剂当ε＝2400兆帕·秒时，B＝1，WP＝5%。最低d最优，从而导致最低去除RBR染料的成本。通过测定PaPIP-DMA絮凝剂的zeta;电位，研究了絮凝剂的电荷中和电位。表3中的结果显示PZ-EPI-DMA的Zeta电位与WP之间有明显的关系。复合絮凝剂的zeta;电位为300 MPa·秒，随WP的增大而增大，复合絮凝剂的zeta;电位分别为2400和4300 MPa·s。结果表明，通过将有机质含量提高到复合絮凝剂中，可以提高复合絮凝剂的zeta;电位。这是由于有机聚合物EPD-DMA的高正电荷。

2.3 PAC-EPI-DMA絮凝性能（ε＝300 MPa·秒）

采用复合絮凝剂（ETA＝300 MPa·秒）对合成的RBR印染废水进行絮凝试验。根据染料浓度与吸光度值的线性关系，用下述公式计算了絮凝剂的染料去除率R（%）：

R = A0 minus; A/ A0 times; 100%

其中A0和A是原生染料溶液和上清液的吸光度值。如图1A所示，在低剂量范围内，三种复合絮凝剂的染料去除效率随着絮凝剂用量的增加而逐渐增加，并且由PAC-EPI-DMA（B＝0.5，WP＝5%）和PAC-EPI-DMA（B＝1.5，WP＝20%）所获得的去除效率是相似的。相比之下，PAC-EPI-DMA（B＝1，WP＝10%）给出了较高的染料去除效率。随着絮凝剂用量增加到6 mg/L，与这三种复合絮凝剂相关的所有染料去除曲线在6 mg/L以上达到了一个平台，染料去除效率在95%左右。对于三种复合絮凝剂，没有观察到染料去除的减少。

絮凝物的zeta;电位随絮凝剂用量的变化在图1b中示出。三种复合絮凝剂具有相似的zeta;电位趋势：随着絮凝剂用量的增加而增加，而三种絮凝剂的电荷中和能力差异更大。然而，达到絮凝剂的等电点所需的絮凝剂用量遵循递增顺序：PAC-EPI-DMA（B＝0.5，WP＝5%）lt; PAC-EPI-DMA（B＝1，WP＝10%）lt; PAC-EPI-DMA（B＝1.5，WP＝20%），相应的剂量分别为3.9、5.6和6.5 mg/L。

在处理RBR染料时，在300mu;MPa·秒的絮凝过程中，在所研究的剂量范围内没有发生颗粒再稳定（染料去除量随剂量增加）。

当剂量低于6 mg/L时，WP＝10%的PAC-EPDMA比其它两种絮凝剂具有更高的染料去除效率（图1A）。PAC-EPI-DMA与WP＝20%比较容易理解，因为它的电荷中和是这三种复合絮凝剂中最弱的。然而，具有最低WP（5%）的PAC-EPI-DMA与具有最高WP（20%）的PAC-EPI-DMA具有相似的染料去除效率，尽管前者的电荷中和最强。已知阳离子聚合物絮凝剂去除阴离子染料的机理可以通过两种机制来描述，即吸附桥接和电荷中和（高等人，2007）。结果表明，絮凝剂的吸附桥联能力在絮凝初期阶段起着重要作用，WP越高，吸附桥联能力越强。当PAC-EPDMA加入到含有SO3和OH基团的RBR染料溶液中时，三种可能的组分有助于染料分子的絮凝和絮凝物的聚集。这些组分包括两个单聚合物PAC和EPI-DMA，以及由于PAC聚合物的羟基-OH和EPI DMA聚合物的正电荷四胺R4N 之间的相互作用而导致的外链链的扩展构象。这两种单聚合物可以通过与反应基团反应而中和RBR染料分子上的负电荷，从而导致不溶性络合染料 PAC或染料 EPI-DMA的形成。EPD-DMA的强吸附桥联能力对去除RBR染料也有重要作用。此外，由于形成长链的构象，复合絮凝剂的吸附桥联能力得到提高。因此，PAC-IdiMA的吸附桥接能力强，WP高。

结果表明，吸附桥联是PAC-EPI-DMA的主要机理，其活化能为300 MPa·秒，在絮凝剂的WP前期较高，在絮凝初期起着重要作用。

2.4 PAC-EPI-DMA絮凝性能（ε＝2400 MPa·秒）

如图2所示，当絮凝剂用量低于6 mg/L时，三的复合絮凝剂具有类似的染料去除效率。随着剂量的增加，染料的去除效率显著提高。在5 mg/L的条件下，去除率接近100%，当投加量大于6 mg/L时，絮凝剂的去除效率存在差异。随着剂量的增加，PAC-IdiMA（B＝1，WP＝20%）的染料去除效率保持不变。相反，对于其它两种絮凝剂，观察到染料去除效率逐渐降低，这是由于溶液中颗粒的再稳定。因为絮凝剂产生最强的电荷中和（图2B），然后粒子表面上的位点被高正电荷的PAC-EPI-DMA饱和。

如图2B所示，絮凝剂的Zeta电位随絮凝剂用量的增加而增加，并在一定的剂量范围内转移到正区域。PAC-IdiMA（B＝1.5，WP＝5%）具有较高的Zeta电位，因此更强烈的电荷中和用于去除RBR。达到等电点所需的PAC-EPI-DMA（B＝1.5，WP＝5%）的用量为2.8 mg/L，远远低于其它两种絮凝剂的用量。然而，颗粒再稳定发生在6毫克/升以上，通过PAC-EPI-DMA（B＝1.5，WP＝5%）进行RBR去除（图2A）。结果表明，电荷中和和吸附桥联是PAR—EPD-DMA（B＝1.5，WP＝5%）对RBR去除的絮凝机理。

在PAC-EPI-DMA（B＝0.5，WP＝10%）的情况下，在6 mg/L以上观察到较不严重的颗粒再稳定，而当剂量大于4.5 mg/L时，Zeta电位发生反向。

PPA-EPD-DMA（B＝0.5，WP＝10%）的吸附桥联在RBR絮凝中起到比电荷中和更重要的作用。如图2B所示，PAC-EPI-DMA（B＝1，WP＝20%）的Zeta电位与PACEPi-DMA（B＝0.5，WP＝10%）在5 mg/L以下的情况非常相似，并且随着剂量的进一步增加而略有降低。PZ-EddiMA（B＝1，WP＝20%）的染料去除效率达到最大去除效率，但Zeta电位随剂量的增加而增加。结果表明，PAC－EPD-DMA（B＝1，WP＝20%）对RBR染料的絮凝机理为：絮凝和吸附桥联，后者为主导。

通常，较高的zeta;电位导致絮凝剂的电荷中和潜力较高。从表3可以看出，WP越高，复合絮凝剂的zeta;电位越高。因此，电荷中和电位应该随着WP的增加而增加。然而，图2B中的zeta;电位结果表明，当WP较高时，复合絮凝剂的电荷中和能力较弱。结果表明，高电荷中和电位的絮凝剂不一定具有较强的中和能力。这可以解释如下。当具有最高WP的PAC-EPI-DMA加入到RBR染料溶液中时，大部分分散在溶液中的染料分子被吸附在阳离子聚合物链上的位点上，构象贡献了EPD-DMA。因此，电荷中和机理不大可能对复合絮凝剂去除RBR染料起主要作用。相比之下，具有较低WP的PAC-EPI-DMA具有较弱的吸附桥接能力。因此，具有一定的ε值的PAC-EPI-DMA的电荷中和遵循以下顺序：PAC-EPI-DMA（WP＝5%）＞PAC-EPI-DMA（WP＝10%）＞PAC-EPI-DMA（WP＝20%）。

结果表明，吸附桥联和电荷中和均为PAC-EPI-DMA的絮凝机理，絮凝剂的WP为2400 MPa·秒，前者对絮凝剂的WP处理更为重要。

2.5 PAC-EPI-DMA絮凝性能（ε＝4300 MPa·秒）

图3中说明了RBR染料去除效率和Zeta电位随絮凝剂用量的变化。与PAC-EPI-DMA（ε＝300 MPa·秒）和PAC-EPI-DMA（ε＝2400 MPa·秒）相比，PACIP-DMA（ETA＝4300 MPa·秒）的染料去除效率随絮凝剂用量的增加而缓慢增加，在各剂量下的去除效率最低。这是因为复合絮凝剂PAC-EPI-DMA的染料去除性能很大程度上取决于表2中的数据所支持的EdMMA聚合物的粘度。具有高粘度的EPD-DMA聚合物是具有许多活性位点（季铵基团）的长链聚电解质，对负颗粒具有强吸附。添加粘度过高的聚合物后，会在染料分子表面吸附过量的聚集体，从而削弱聚集体的表面电荷密度。集料之间的斥力也增加了。此外，EPI -DMA聚合物的较高的ε值导致聚合物的扩散能力较低，从而导致絮凝剂的电荷中和和吸附桥接能力较弱。此外，PAC-EPI-DMA（zeta;＝4300 MPa·秒）的Zeta电位值与其它两种絮凝剂（表3）相比最低，表明最弱的电荷中和能力。因此，PAC-EPI-DMA（ε＝4300 MPa·秒）对染料的去除效果最差。

对于PAC-IdPMA（zeta;＝2400 MPa·秒），由于其良好的渗透能力和较高的zeta;电位，达到了最佳的去除效果。总的来说，ETA＝2400 MPa·秒的三种复合絮凝剂的性能优于PAC-EdRMA，其去除率为

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