聚二甲基二烯丙基氯化铵的染料废水脱色性能研究

３） ＰＤＭＤＡＡＣ 与 ＰＦＣ 和聚丙烯酸复配
的基团生成结构复杂的大分子络合物，从而降低染料的水溶性。
本实验固定阳离子絮凝剂 ＰＤＭＤＡＡＣ 和 ＰＦＣ 的投加量（分别
表 2 五种混凝剂脱色效果比较
为 １５ｍｇ，３０ｍｇ），考查了聚丙烯酸投加量对其脱色的影响。聚丙烯
Ｔａｂｌｅ２ Ｃｏｎｔｒａｓｔ ｏｆ ５ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｆｌｏｃｕｕｌａｎｔｓ ｏｎ ｄｅｃｏｌｏｒｉｎｇ
（２）ＰＤＭＤＡＡＣ 处理不溶性染料的脱色机理是先通过电中和作 用使悬浮颗粒失稳，然后通过吸附架桥作用使之聚集、沉降。对于 水溶性染料，其脱色机理是 ＰＤＭＤＡＡＣ 通过电中和作用，其季铵
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离子与水溶性染料分子的负离子基团结合，使之从水中析出，然 后通过吸附架桥作用使之聚集、沉降。
流 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。
图 2 PDMDAAC 的特性粘度对分散金黄脱色效果的影响 Ｆｉｇ．２Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＰＤＭＤＡＡＣ’ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｎ ｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇ ｇｏｌｄｅｎ
2 实验结果与讨论
2.1 PDMDAAC 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
能
对比见表 ２。由表可见，高分子絮凝剂 ＰＦＣ 和 ＰＡＣ 的脱色效果好 于 Ａｌ２（ＳＯ４）３、ＦｅＣｌ３。铝铁盐无机絮凝剂通过 Ａｌ３＋、Ｆｅ３＋及其水解聚 羟基阳离子的电中和、压缩双电层等作用使活性艳红脱稳沉降；
源 技
ＰＦＣ 和 ＰＡＣ 在水中以主要聚羟基阳离子形式存在，分子聚合度
术
高，因此电中和及压缩双电层能力强，能有效使染料脱稳沉降；
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
ｄｙｅ’ｄｅｃｏｌｏｒｉｎｇ ２）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
科 仪 （２１００Ｎ 型 ，ＨＡＣＨ Ｃｏ．）、ＪＴＹ 型 混 凝 实 验 搅 拌 器 、ＨＡＣＨ 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
技 ＤＲ／４０００Ｕ 型紫外－可见光光度计、ＨＨ－５ 化学耗氧量测定仪。
以大絮团形式沉降析出。因此，ＰＤＭＤＡＡＣ 分子量越大，电中和与
论 1.2 实验方法 １）模拟染料废水储备液的配制
2.3 PDMDAAC 复合絮凝剂处理模拟染料废水实验分析
迅速长大，强化絮凝而改善废水处理效果。聚丙烯酸的加入可强
１）ＰＤＭＤＡＡＣ 与聚合氯化铁（ＰＦＣ）复配
化染料从水中析出，三者协同作用而加强对废水脱色处理。如图 ４
本实验固定 ＰＦＣ 的投量（１５ｍｇ），改变 ＰＤＭＤＡＡＣ 的投加量， 所示，吸光度随聚丙烯酸的投量变化规律同图 ５。将图 ４、图 ５、图
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］。
本试验选取四种常用的无机混凝剂，即硫酸铝、硫酸亚铁、聚 无法完全中和染料的负电荷，带电染料水溶性强而不能析出，宏观表
合氯化铝 （ＰＡＣ） 和聚合氯化铁 （ＰＦＣ），与实验室自制的 ＰＤＭ－ 现为脱色效果开始恶化，并且过量越多，脱色效果越差。
ＤＡＡＣ（特性粘度为 １．４ｄｌ／ｇ）处理活性艳红，ｐＨ 值为 ７．２，脱色效果
图 6 聚丙烯酸投量对复合絮凝剂脱色效果的影响 Ｆｉｇ．６ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＰＡＭ’ｄｏｓａｇｅ ｏｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆｌｏｃｕｕｌａｎｔ’ｓ ｄｅｃｏｌｏｒｉｎｇ
3 结束语
（１）ＰＤＭＤＡＡＣ 具有较好的染料废水脱色效果。无论处理水不 溶性染料废水，还是水溶性染料废水，都能取得很好的脱色效果。
于 ３％时，吸光度开始上升，脱色效果恶化。这是因为：阴离子的加入
可以与 ＰＤＭＤＡＡＣ 发生电中和，生成非离子型大分子，而使 ＰＤＭ－
ＤＡＡＣ 易从溶液中析出。由活性染料脱色机理可知，染料脱色第一步
是阳离子絮凝剂中和染料 －ＳＯ３－ 的负电荷，而使其从水中析出，因
此染料析出是活性染料脱色的关键一步。少量阴离子絮凝剂的加入
低 １５％左右，脱色效果好。ＰＦＣ 本身带色，若应用于废水脱色，其投 本看，ＰＤＭＤＡＡＣ 单独使用，投量大和成本高；有机阴阳离子联合
加量不易控制。ＰＦＣ 投量控制不当，反而会加重废水色度。再者， 使用，投量最大和成本最高；ＰＤＭＤＡＡＣ 与 ＰＦＣ 联合使用和 ＰＤＭ－
ＰＦＣ 为无机高分子聚合物，与有机聚合物相比投量大，生成污泥量 ＤＡＡＣ 与 ＰＦＣ 及聚丙烯酸联合使用时，投量少，成本低，但后者工
大，造成二次污染。所以 ＰＦＣ 几乎不单独用于废水脱色。但无机高 业操作复杂。
分子絮凝剂价格便宜，处理后的水澄清度高，这也正是有机絮凝剂
的不足。二者联合使用，可以优势互补，达到良好的处理效果。
图 4 两种絮凝剂的脱色效果的对比 Ｆｉｇ．４ Ｃｏｎｔｒａｓｔ ｏｆ ２ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｆｌｏｃｕｕｌａｎｔｓ ｏｎ ｄｅｃｏｌｏｒｉｎｇ ２）ＰＤＭＤＡＡＣ 与聚丙烯酸复配 本实验固定 ＰＤＭＤＡＡＣ 投量为 ５０ｍｇ，在六联搅拌机快速搅 拌后加入聚丙烯酸（分子量大约 ６００ 万左右），研究了阴离子聚合 物的投加量对 ＰＤＭＤＡＡＣ 絮凝脱色的影响，如图 ５ 所示（图中聚
图 3 溶液 pH 值对染料脱色效果的影响
虽然减弱了阳离子絮凝剂的正电性，但却增强了它从溶液中的析出
Ｆｉｇ．３Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｏｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｙｅ’ｄｅｃｏｌｏｒｉｎｇ
能力和吸附架桥能力。总体上讲，适量阴离子絮凝剂的加入能提高
2.2 几种絮凝剂染料废水脱色性能对比
ＰＤＭＤＡＡＣ 的脱色性能。当阴离子絮凝剂投加过量时，阳离子絮凝剂
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明 ＰＤＭＤＡＡＣ 处理活性染料和分散染料时，ｐＨ 值适用范围很宽。
丙烯酸投量按占 ＰＤＭＤＡＡＣ 的百分比计）。由图可见，阴离子聚丙烯
酸的加入对均聚物的脱色有显著影响。随着聚丙烯酸投量的增加，起
初吸光度降低；在投量为 ３％时，脱色效果最好，吸光度最低；投量大
（３）ＰＤＭＤＡＡＣ 与 ＰＦＣ 复配，可以优势互补，使脱色效果更好； ＰＤＭＤＡＡＣ 与少量有机阴离子聚合物复配，可强化活性染料的析 出而改善脱色效果；ＰＤＭＤＡＡＣ 与 ＰＦＣ、有机阴离子聚合物复配可 对难处理废水进行强化脱色。 参考文献 ［１］薛锐，赵美玲印染废水脱色的研究进展［Ｊ］．环境科学， ２００５， ３０（３）： ３０－３２ ［２］Ｔｉａｎ Ｂ Ｈ， Ｆａｎ Ｂ， Ｐｅｎｇ Ｘ Ｊ． ２００５ａ． Ａ Ｃｌｅａｎｅｒ Ｔｗｏ－Ｓｔｅｐ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｐｕｒｉｔｙ Ｄｉａｌｌｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ Ｍｏｎｏｍ －ｅｒｓ ｆｏｒ Ｆｌｏｃ－ ｃｕｌａｎｔ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ， １７（５）： ７９８－８０２ ［３］Ｔｉａｎ Ｂ Ｈ， Ｌｕａｎ Ｚ Ｋ， ＬｉＭ Ｍ． ２００５ｂ． Ｌｏｗ ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＳｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ
黄 ＲＫ 染料；ＰＤＭＤＡＡＣ 实验室自制；硫酸铝（分析纯）、氯化铁（分
由图 ２ 可见，分子量仍是影响 ＰＤＭＤＡＡＣ 脱色效果的主要因
析纯）、聚合氯化铁。
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
仪器：ＤＣ－５０６ 型六联搅拌机、ｐＨ 计（ＯＲＩＯＮ ７１０Ａ 型）、浊度 金黄属疏水性染料，ＰＤＭＤＡＡＣ 对其脱除的机理是首先通过吸附
ＰＤＭＤＡＡＣ 属于有机高分子阳离子型絮凝剂，其与活性艳红能生
图 5 聚丙烯酸对 PDMDAAC 脱色效果的影响
成较大的中性分子，因此絮凝脱色效果好。铁盐脱色效果好于铝
Ｆｉｇ．５Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｎｔｉｐａｒｔｉｃｌｅ ｏｎ ＰＤＭＤＡＡＣ’ｓ ｄｅｃｏｌｏｒｉｎｇ
盐，可能因为 Ｆｅ３＋吸附作用强或能与
图 1 PDMDAAC 的特性粘度对活性黑脱色效果的影响
1.1 试剂及仪器
Ｆｉｇ．１ＥｆｆｅｃｔｏｆＰＤＭＤＡＡＣ’ｉｎｔｒｉｎｓｉｃｖｉｓｃｏｓｉｔｙｏｎａｖｔｉｖｅｂｌａｃｋｄｙｅ’ｄｅｃｏｌｏｒｉｎｇ
试剂：活性艳红（Ｋ－２ＢＰ）染料、活性黑（ＫＮ－Ｂ）染料、分散金
（２）ＰＤＭＤＡＡＣ 对分散金黄的脱色效果分析
酸的投量按占 ＰＤＭＤＡＡＣ 和 ＰＦＣ 总量的百分比计。在六联搅拌机