聚环氧氯丙烷胺系列絮凝剂的脱色性能研究

　　摘要﹕以聚合氯化鋁（PAC）和聚环氧氯丙烷胺（EPI－DMA）为原料，制備出PAC－EPI－DMA复合絮凝剂，利用电子透射电鏡（TEM）研究了EPI－DMA和PAC－EPI－DMA在水中的聚集形态，并对PAC、EPI－DMA和PAC－EPI－DMA在处理模擬染料废水和实际印染废水时的絮凝性能进行了对比实验。实验结果表明﹕PAC－EPI－DMA较EPI－DMA在水溶液中的结构形貌有较大差异。将EPI－DMA与PAC复配可以增强絮凝剂的电中和与吸附橋連作用，使絮凝处理的效果更佳。

　　关键詞﹕聚合氯化鋁（PAC）；聚环氧氯丙烷胺（EPI－DMA）；复合絮凝剂；脱色

 

　　随著印染和染料工业的迅速发展，染料废水所带来的污染問題日益嚴重。这类废水具有水量大、成分复杂、難降解的有机污染物含量高、色度深等特點因

此它們的脱色处理一直是個難題。考慮到处理效率与成本，化學絮凝法在染料废水的預处理中应用较为广泛。而化學絮凝脱色方法的效果关键取決于絮凝剂的

性能。目前所用的絮凝剂主要是鋁鹽和鐵鹽类，这两类絮凝剂对某些活性染料和染料中间体的处理几乎沒有效果[1]，促使环保工作者寻找新型絮凝剂。近年

来，随著对聚环氧氯丙烷胺（EPI－DMA）系列絮凝剂的研究的逐渐深入，該系列絮凝剂在水处理領域中正得到越来越广泛的应用[2－5]。本文以环氧氯丙烷和二甲胺为原料，加入交聯剂合成了EP-DMA，然后将聚合氯化鋁（PAC）和EPI－DMA复配制備了PAC－EPI－DMA复合絮凝剂。对PAC、EPI－DMA和PAC－EPI－DMA在处理模擬染料废水和实际印染废水时的絮凝性能进行了对比实验，为EPI－DMA系列絮凝剂在印染废水处理中的应用奠定了基础。

　　1实验部分

　　1.1试验仪器及材料

　　氯化鋁（AＲ）；无水碳酸鈉（CP）；环氧氯丙烷（AＲ）；二甲胺（CP）；乙二胺（AＲ）；恒温槽；DSHＫ－4型磁力搅拌器；PHS－2型酸度计；DC－506型六聯搅拌机；ＵＶ－754型分光光度计；MP200B型电子天平；ZETASIZEＲ3000HS型粒度和电位測定仪。

　　1.2PAC和EPI－DMA的制備

　　见参考文献[6－7]。

　　1.3PAC－EPI－DMA的制備

　　向PAC溶液中加入一定量的EPI－DMA，强烈搅拌至均勻，得透明的复合絮凝剂，制得的复合絮凝剂中EPI－DMA和PAC（以ALT的質量百分比含量计）的有效浓度均为10％。

　　1.4透射电鏡观察

　　采用JEM－100CＸⅡ型透射电鏡，将絮凝剂的溶液滴到有支网的銅网上，晾干后，放入电鏡内观察，拍照。

　　1.5脱色试验

　　利用六聯搅拌机对模擬染料废水和实际废水进行絮凝效果实验。六聯搅拌机设置为120ｒ／MIn快搅2MIn，40ｒ／MIn慢搅15MIn，靜置30MIn。完成后，取液面2CM以下清液，利用分光光度计測定脱色率，利用ZEtA电位仪測定絮体的ZEtA电位。

　　2结果与討论

　　2.1EPI－DMA和PAC－EPI－DMA的TEM分析

　　将EPI－DMA和PAC－EPI－DMA制備后熟化24H，然后进行透射电鏡试验，结果见图1。由图1（A）可以看出﹕EPI－DMA在水中以较小的細颗粒聚集在一起，形成较为分散的结构。而图1（b）中的

PAC－EPI－DMA复合絮凝剂由于PAC和EPI－DMA之间的相互作用，使聚合物聚集，颗粒的体积增大，颗粒之间互相粘連，呈现出较为密集的片狀结构，相应增大了絮凝剂的吸附架橋作用和网捕卷扫作用，有利于提高絮凝剂的絮凝性能。

 

　　

　　2.2对活性艷紅模擬废水混凝处理效果的对比研究

　　2.2.1投药量对混凝效果的影响

　将1g活性艷紅（Ｋ－2BP）染料溶于10L自来水中，配制成模擬染料废水，最大吸收波長为550nM，在該吸收波長下原水的吸光度为2.015，对PAC、EPI－DMA和PAC－EPI－DMA处理該水样的脱色效果进行对比性研究，结果如图2所示。随著药剂投加量的增加，脱色率以及混凝过程中水样絮体的ZEtA电位值均呈现出明顯的升高趋势。EPI－DMA和PAC－EPI－DMA的脱色效果明顯优于PAC。另外还可以看出，PAC－EPI－DMA比PAC和EPI－DMA表现出更强的电中和作用，具体表现在相同投加量下絮体具有较高的ZEtA电位。对于EPI－DMA和PAC－EPI－DMA复合絮凝剂而言，當水样中的絮体还呈负电性时，已達较好的脱色效果。这說明无论是EPI－DMA还是PAC－EPI－DMA复合絮凝剂在处理活性艷紅废水时电中和与吸附橋連均在发揮作用。

　

　

　　2.2.1PH值对脱色效果的影响

　　絮凝剂在不同的PH值條件下会表现出不同的形态（染料分子在不同的PH值下结构也会发生变化），不同的形态会导致混凝效果存在差异，因而在一般情況下，絮凝剂存在著最佳絮凝PH值范围。试验中水样的PH值采用浓度为1.0％的鹽酸溶液或浓度为1.0％的NAOH溶液进行調節。固定絮凝剂的投加量为80Mg／L，进行脱色率的測定，结果如图3所示。

　

　

　　图3表明，在相同PH條件下，PAC－EPI－DMA的处理效果最好，以下依次为EPI－DMA和PAC。三种絮凝剂在所測的PH范围内脱色率都随鹼性的增加出现先增大后減小的趋势，在PH值为4～6时脱色效果最佳。这說明PAC和PAC－EPI－DMA用于印染废水脱色时适于酸性PH條件，这与PAC和EPI－DMA都为陽离子型絮凝剂的特性是相吻合的。

　　另外还可以看出，PAC的脱色率受PH值的影响较大，而EPI－DMA和PAC－EPI－DMA复合絮凝剂脱色率随PH值变化很小，特別是在酸性條件下脱色率基本保持不变，这說明PAC－EPI－DMA复合絮凝剂可以在较寬的PH范围内都達较好的处理效果，大大降低对处理水質的PH要求。

　　2.3实际废水处理效果的比较

　　实际染料废水取自山东濱州化工印染厂的排水，未經生化处理，原水在最吸收波長λ＝356nM处的吸光度为1.997，PH＝11.0，废水中染料品种复杂，但以水溶性的活性染料为主。用PAC、EPI－DMA和PAC－EPI－DMA复合絮凝剂进行试验，废水的脱色率和COD去除率见图4。由图4（A）可知，單獨使用PAC或EPI－DMA时脱色效果较差。特別是單獨使用PAC时，脱色效果不明顯，在实验范围内未出现最佳投量。而将PAC和EPI－DMA复合后脱色效果明顯得到改善，在同样達到90％的脱色率时，PAC－EPI－DMA使EPI－DMA的投加量降低50％，大大降低处理成本。

　　

 

　　从图4（b）可以看出，随著絮凝剂投加量的增加，COD去除率逐渐提高，对于EPI－DMA和PAC－EPI－DMA，在投药量超过一定量后去除率有下降的趋势，这是因为一方面PAC和EPI－DMA均是高正电荷密度的陽离子型絮凝剂，过量的正电荷易于使带负电荷的膠体颗粒电荷逆轉带有正电荷而重新穩定，另一方面，EPI－DMA本身也为有机絮凝剂，在投加量过多时也会造成COD去除率的下降。

　　另外，对比图4（A）和图4（b）可以发现，三种絮凝剂的脱色率要遠遠高于COD去除率，这是因为实际印染废水成分复杂，除了含有染料外，还含有漿料、助剂、纤维、果膠、蜡質、无机鹽等其它物質，因此，为了进一步提高COD去除率，应结合活性污泥法等其它生化处理方法进行处理。

　　3结论

　　PAC－EPI－DMA较EPI－DMA在水溶液中的聚集度变大，吸附架橋能力和网捕卷扫能力加强。

　　在处理模擬印染废水时，PAC－EPI－DMA复合絮凝剂产生絮体的ZEtA电位较PAC和EPI－DMA明顯升高，电中和能力明顯加强。

　　从实际废水的处理效果来看，PAC－EPI－DMA的效果要遠好于PAC和EPI－DMA，而且较EPI－DMA用量要少，絮凝剂的脱色率较高，但COD去除效果较差，为了进一步提高COD去除率，应结合活性污泥法等其它生化处理方法进行处理。

 

　　参考文献﹕

　　1邵青.高效脱色絮凝剂脱色絮凝机理浅探及其应用[J].工业水处理，2000，20（6）﹕5－8.

　　2LEESH，SHInMC，CHOISJ，EtAL.IMPｒOｖEMEntOffLOCCｕLAtIOnEffICIEnCｙOfｗAtEｒtｒEAtMEntbｙｕSIngPOLｙMEｒfLOCCｕLAntSJ.EnｖI－ｒOnTECHnOL.，1998，19（4），431－436.

　　3LEESP，SHInJH，EtAL.SｙntHESISOfPOLｙAMInEtｙPEfLOCCｕLAntAnDPtOPEｒtIESInPOtAbLEｗAtEｒtｒEAtMEnt[J].JOｕｒnALOftHEＫOｒEAnInDｕStｒIALAnDEngInEEｒIngCHEMIStry，1998，9（4）﹕542－547.

　　4CHOIJH，SHInＷS，LEESH，EtAL.APPLICAtIOnOfSｙntHEtICPOLyAMInEFLOCCｕLAntSfOｒDyEＷAStEｗAtEｒTｒEAtMEnt[J].SEPAｒAtIOnSCIEnCEAnDTECHnOLOgｙ，2001，36（13）﹕2945－2958.

　　5JOODJ，SHInＷS，LEESP，EtAL.EffECtOfPOLｙAMInEFLOCCｕLAntTｙPESOnDyEＷAStEｗAtEｒTｒEAtMEnt[J].SEPAｒAtIOnSCIEnCEAnDTECHnOLOgｙ，2003，38（3）﹕661－678.

　　6高寶玉，王燕，岳欽艷，等.聚合鋁基复合絮凝剂的电荷特性及絮凝作用[J].环境科學，2003，24（1）﹕113－118.

　　7高寶玉，張華，岳欽艷，等.新型絮凝剂聚环氧氯丙烷胺的合成研究[J].环境化學，2005，24（4）﹕446－449.