染料工业是世界三大主要化学工业之一,据不完 全统计，联合使用瓜尔胶及聚合氯化铝对染料废水脱色研究,目前世界合成染料年产量约为sxio^gxio5!, 国内合成染料年产量已达l.SxlOH，位居世界前列'染 料生产过程以及使用过程产生大量的废水，已成为重 要的污染源。大部分染料为人工合成的芳香烃化合 物，种类繁多，结构复杂,染料废水是被公认是最难治 理的主要有害废水之一[21。在对染料废水的处理过程 中,解决脱色问题是一个很关键的环节。目前，工业上 对染料废水的脱色处理常用的是混凝沉降法，用于染 料废水处理的主要有无机和有机絮凝剂。无机絮凝剂 投放量较多，可能造成第二次污染;合成有机絮凝剂 价格髙，残留单体毒性大，不符合环保要求，其应用受 到限制。天然有机高分子絮凝剂因其原料来源丰富、 无毒、易降解的特性，已在水处理领域中显示了良好 的应用前景[3]。但目前天然有机高分子絮凝剂还存在 性能不稳定，价格较高的问题，尚不能完全替代无机 和合成有机絮凝剂，所以把几种絮凝剂联合使用对于 处理染料废水就具有十分重要的实际意义。

瓜尔胶(Guar Gum,简称GRG),是从种植于印巴 次大陆的豆科植物-瓜豆(Cyamopis tetragonolobus)中 提取的一种植物胶。它的化学组成是聚半乳糖甘露 糖，由于瓜尔胶独特的分子结构及物理化学特性，使它 成为一种很有潜力的新型环保助剂〇瓜尔胶目前主要 用在造纸、食品、石油钻井等行业，查阅资料，未见其 在染料废水处理方面的应用tM°]。

本实验将瓜尔胶与无机高分子絮凝剂-聚合氯化 铝联合使用，对用三种不同的水溶性染料制备的模拟废水及实际的工业印染废水进行絮凝脱色处理，着重 研究了溶液体系的pH、瓜尔胶及聚合氯化铝投加量和 沉降时间等因素对脱色率的影响，并与单一组分的絮 凝剂脱色效果进行对比。

1实验部分

1.1实验材料和仪器设备 1.1.1主要原料和试剂

直接黑FF,还原红F3B、活性兰KNR:均为水溶性 染料。由广东三水金盛新威印染有限公司提供，配制 成浓度为l〇〇mg/L的单一染料模拟废水待用；瓜尔 胶:工业品，由佛山科誉新材料有限公司提供•，聚合氯 化铝、重铬酸钾、硫酸亚铁铵、硫酸银、试亚铁灵指示剂 等均为分析纯。实际染料废水由佛山南方印染有限公 司提供。

1.1.2主要仪器

722型可见光分光光度计：上海精密科学仪器有 限公司；紫外-可见光光度仪:cintral0型，澳大利亚 GBC公司pH-3C型精密pH计：上海雷磁仪器厂;79-1 型磁力加热搅拌器：江苏省金坛市宏华仪器厂制造； QZ201散射式浊度仪:苏州市青安仪器有限公司。

1.2实验方法

1.2.1聚合氯化铝处理染料废水实验

取50mL、100mg/L染料废水于lOOmL烧杯中，加 人不同量的聚合氯化铝，先快速搅拌2min，再慢速搅 拌2min,静止10h后取其上层清液测定吸光度，COD

和浊度。，

1.2.2瓜尔胶处理染料废水实验

取50mL、100mg/L染料废水于100mL烧杯中，加 人不同量的瓜尔胶，先快速搅拌2min，再慢速搅拌 2min，静止10h后取其上层清液测定吸光度，COD和

浊度。

1.2.3瓜尔胶与聚合氯化铝联合使用处理染料废水

实验

取50mL、100mg/L染料废水于lOOmL烧杯中，固 定一定量的瓜尔胶,再投加不同量的聚合氯化铝。先 快速搅拌2min,再慢速搅拌2min,静止10h后取其上层 清液测定吸光度，COD和浊度。

1.2.4沉降时间对废水处理效果的影响实验

将上述确定投加量的三种絮凝剂分别注入到 50mL的废水中，搅拌相同的时间后再静止不同的时 间，取上层清液测定脱色率，确定最佳沉降时间。

1.2:5 pH值对废水处理效果的影响实验

^确定最佳沉降时间后，将上述絮凝剂注入到50mL 的染料废水中，用lmol/L NaOH或lmol/L HCL溶液调 pH值，在不同的pH值条件下，取上层清液测定脱色 率，确定最佳pH值。

1.3吸光度的测定方法

吸光度的测定用分光光度法:在190~1100nm范围

内，经紫外-可见光光度仪测定后，分别确定了各种染 料的最佳测定波长，实验结果见表1。

表1染料废水的最佳测定波长

染料名称最佳测定波长(nm)

直接黑FF340

还原红F3B480

活性兰KNR600

用可见光光度仪分别在各染料的最佳测定波长 处扣除背景后测定废水样品吸光度(平行测定3次，按 平均值计算脱色率。脱色率计算方法：

脱色率(％)=[()MQ]X100%

式中:A)为处理前废水样品的吸光度4为处理后 废水样品的吸光度。

1.4除浊率的计算方法

除浊率(％ )=[( rB-r)/rjxioo%

式中:r。为处理前废水的浊度;r为处理后废水的 浊度。

1.5 COD的测定

COD采用标《K2Cr207法测定1111。

2结果与讨论

2.1聚合:氯化铭最佳投加量的确定

在不同聚合氯化铝投加浓度的情况下，测定聚合 氯化铝对三种染料废水的脱色效果，结果见表2~4。

表2不同聚合氣化铝投加浓度对直接黑FF染料水样的脱色效果

投加浓度(mg/L)60 80 100120140

脱色率(％)80.40 91.07 92.3295.1093.20

表3不同聚合氯化铝投加浓度对还原红F3B染料 水样的脱色效果

投加浓度(mg/L)60 80 100120140

脱色率(％)0.88 55.17 94.2594.1693.00

表4不同聚合氣化铝投加浓度对活性兰KNR染料 水样的脱色效果，

投加浓度(mg/L)280320 360 400 440

脱色率(％)84.7286.30 88.12 88.20 87.10

由表2~4可知，所试三种水溶性染料的絮凝脱色效 果与絮凝剂的投加量密切相关，联合使用瓜尔胶及聚合氯化铝对染料废水脱色研究,直接黑染料在120mg/L， 还原红染料在lOOmg/L，活性兰染料在400mg/L的聚合 氯化铝处理后，其脱色率出现峰值。减少或增加投加 量，处理效果都会变差。分析其原因如下：

印染废水主要以胶体或半溶解态存在。若投药量 不足，水中杂质得不到充分的逆反电荷脱稳,不能凝 聚成大颗粒而被絮凝；当投加量达到一定值后，絮凝 剂在水中有了一定的浓度，通过聚铝的水解产生的多 核羟基络合物絮体对水中颗粒或胶体污染物进行电 中和，压缩扩散层，降低(电位，破坏水化层，使颗粒脱 稳，再经过吸附架桥或粘附、卷扫、网捕而生成粗粒絮 状体与水分离;投加量太大，虽然增加了多核羟基络 合物，但架桥作用所必须的粒子表面吸附活性点少 了，架桥变得困难。同时，投加量过大,胶体表面会带 上相反的电荷，使脱稳的胶体又重新获得稳定。

2.2瓜尔胶最佳投力口量的确定

在不同瓜尔胶投加浓度情况下，测定瓜尔胶对 三种染料废水的脱色效果，实验结果见表5~7。

表5不同瓜尔胶投加浓度对直接黑FF染料水样的脱色效果

投加浓度(mg/L)12001600200024002800

脱色率(％)37.8580.7991.0390.4988.95

表6不同瓜尔胶投加浓度对还原红F3B染料水样的脱色效果

投加浓度(mg/L)12001600200024002800

脱色率(％)42.7188.5994.9692.2292.20

表7不同瓜尔胶投加浓度对活性兰KNR染料水样的脱色效果

投加浓度(mg/L)8001200160020002400

脱色率(％)95.7296.7596.5296.3095.69

由表5~7可知，所试三种水溶性染料的絮凝脱色 效果与絮凝剂的投加量密切相关，直接黑染料在 2000mg/L，还原红染料在2000mg/L，活性兰染料在 1200mg/L的瓜尔胶处理后，其脱色率出现峰值。減少 或增加投加量，处理效果都会变差。分析其原因如下： 助剂瓜尔胶是直链大分子，链上的羟基可与某些 亲水胶体形成氢键，因此它是较好絮凝剂，在处理废 水时发挥了较好的桥联和卷扫作用。若投药量不足， 则不能形成大颗粒而被絮凝;若投药量太大，架桥作 用所必须的粒子表明活性点少了，架桥变得困难，同 时当投药量过大时，瓜尔胶产生胶体保护作用，使胶 体刚脱稳要在悬浮，导致吸光度降低，脱色率下降。

实验结果还表明，PAC和瓜尔胶这两种絮凝剂处 理直接黑和还原红染料时脱色率都达到90%以上。但 对于活性染料来说，PAC的脱色率在88%左右，而瓜尔 

胶的脱色率达到96%以上。由此可知，瓜尔胶对活性染 料废水的絮凝处理，投加量小，色度去除率高,明显优

于聚合氯化铝。

2.3瓜尔胶与聚合氯化铝联合使用最佳投加量确定 改变絮凝剂聚合氯化铝及助剂瓜尔胶的投加量， 其脱色率的变化见表8~1〇。

表8不同瓜尔胶和聚合氯化铝投加浓度对直接黑FF染料

水样的脱色效果

GRG(mg/L) ■PAC(mg/L)

20406080100

80076.1884.2566.3878.8778.00

120073.2999.6275.0286.4680.69

160090.3094.8194.8180.0278.00

200095.1095.68B6.2694.6289.43

表9不同瓜尔胶和聚合氣化铝投加浓度对还原红F3B染料 水样的脱色效果

UKU vmg/L；-20406080100

120091.4287.6289.1292.2287.53

160030.6891.1645.5358.2774.18

200080.1196.9179.4086.5679.22

240063.5793.1086.9182.1471.88

表10不同瓜尔胶和聚合氯化铝投加浓度对活性兰KNR染料

水样的脱色效果

„ \ PAC(mg/L)

UKO vmg/i^;-120160200240280

80068.5763.8273.2466.1165.21

120080.2383.6979.2682.4273.79

160083.6178.1779.1870,8670.16

200089.2291.6990.9787.5785.99

由表8〜10可知，所试三种水溶性染料的絮凝脱色 效果与絮凝剂的投加量密切相关，联合使用瓜尔胶及聚合氯化铝对染料废水脱色研究,直接黑染料在 1200mg/L瓜尔胶、40mg/L聚合氯化铝处理后;还原红 在2000mg/L瓜尔胶、40mg/L聚合氯化铝处理后，其脱 色率出现峰值。而活性染料的脱色率却比单独使用瓜 尔胶时的低，所以对于活性兰来说联合使用的意义不 大。实验还表明，对于直接黑和还原红染料，瓜尔胶与 PAC复合比单独使用瓜尔胶和PAC的脱色效果要好， 达到了95%以上。分析其原因如下：

瓜尔胶与PAC复合加强了正电性，通过静电吸引 和其长链吸附及架桥作用使得水中悬浮粒子凝聚成 较大的絮体沉降，从而达到去除悬浮物目的。另外，这 种吸附架桥作用可以改变絮体的结构，使细小分散的 絮体变得粗大而密实，有利于沉降。所以瓜尔胶与 PAC复合处理直接黑染料和还原红染料效果很好。

2.4沉降时间对絮凝脱色效果的影响

选取最好的配方对三种染料进行处理，测定沉降 时间对脱色效果的影响。浓度为4〇mg/L的PAC, 1200mg/L的瓜尔胶处理直接黑染料废水；浓度为

40mg/L的PAC，2_mg/L的瓜尔胶处理还原红染料废 水；浓度为1200mg/L的瓜尔胶处理活性兰染料废水。 沉降时间分别取2h, 4h，6h，8h，10h时，测定脱色率，结 果见表11。

表11沉降时间对染料废水处理效果的影响

沉降时间(h)246810

直接黑染料(％)91.3599.6299.6299.6299.62

还原红染料(％)92.5796.8296.8396.8396.83

活性兰染料(％)92.9594.4696.7596.7596.75

由表11可知，最佳配方处理直接黑染料和还原红 染料时的最佳沉降时间为4h;瓜尔胶处理活性兰染料 时的最佳沉降时间为6h。

2.5 pH值对絮凝脱色效果的影响

按照上述配方，pH值取6~10时，处理直接黑染料 和还原红染料的沉降时间均为4h,活性兰为6h，测定 脱色率，结果见表12 〇

表12 pH值对染料废水处理效果的彩响

沉降时间(h)246810

直接黑染料(％)91.3599.6299.6299.6299.62

还原红染料(％)92.5796.8296.8396.8396.83

活性兰染料(％)92.9594.4696.7596.7596.75

由表12可知，最佳配方处理直接黑染料和还原红

染料时的最佳pH值为8以后；瓜尔胶处理活性兰染料 时的最佳pH值为7~9。

可见，pH值对絮凝效果的影响也很大。主要是因 为pH值直接影响到废水中胶体颗粒界面(电位。按照 胶体化学的基本理论,只有当废水的pH值达到某一数 值范围时，其〖电位才能导致胶体最终脱稳、聚沉。

2.6絮凝剂处;理不同染料废水时对COD的去除率

为了探讨上述最好配方，最好的处理条件处理水 溶性染料废水过程中对COD的去除效果，分别测定了 各染料废水在处理前后COD值的变化，结果见表13。

表13絮凝处理染料废水COD去除效果|mg/L>

废水类型处理前

CODGRGPAC处理后

CODCOD去除率

(%)

直接黑染料5061200405090,12

还原红染料4902000404890.20

活性兰染料10521200010689.92

实验结果表明，瓜尔胶与聚合氯化铝联合使用对' 直接黑染料和还原红染料的COD去除率很高，而瓜尔 胶对活性兰染料的COD去除率也很高，说明絮凝脱色_ 处理使废水中染色物质的含量明显降低。实验过程中^ 观察到絮凝沉淀物的颜色与各种染料原色基本相同， 说明絮凝过程并未破坏染料分子的结构，主要是通过 电荷中和及吸附架桥等机理达到脱色目的。

• 76 •

万方数据

2.7絮凝剂处理不向染料废水时对浊度的去除率 为了探讨上述最好配方，联合使用瓜尔胶及聚合氯化铝对染料废水脱色研究,最好的处理条件处理水 溶性染料废水过程中对浊度的去除效果，分别测定了

各染料废水在处理前后浊度的变化，结果见表14。

表14絮凝处理染料废水浊度去除效果

废水类型处理前浊度GRG PAC (mg/L) (mg/L)处理后浊度浊度去除率

(%)

直接黑染料136.21200404.097.10

还原红染料328.92000404.998.51

活性兰染料10211200011.298.90

实验结果表明，瓜尔胶联合使用聚合氯化铝对直 接黑染料和还原染料的浊度去除率很高，而瓜尔胶对 活性兰染料的浊度去除率也很高。

2.8絮凝剂处理卖际染料废水的脱色效果

利用上述联合使用配方处理实际印花废水，其最 大吸收波长为380n|n，结果见表15。

表15絮运处理印染废水色度去除效果

废水类型P测定波长(nm)脱色率(％)

印染废水38098.8

可见，联合使用配方对实际染料废水的处理效果 达98.8%。说明联合使用配方对实际的染料废水有较 好的处理效果。

3结论

聚合氯化招、瓜尔胶及两种絮凝剂联合使用对直 接黑染料、还原红染料有较好的脱色效果，但三种絮 凝剂对比起来，把两种絮凝剂进行联合使用效果比单 独使用好。处理这两种废水的pH值为8以后。PAC的投 加量为40mg/L时，瓜尔胶的最佳投加量分别为 1200mg/L、2000mg/L有较好的吸附及架桥作用。联合 使用处理时这两种废水的最佳沉降时间均为4h。

对于活性兰染料来说，联合使用的效果比单独使 用聚合氯化铝和瓜尔胶差，效果最好的是瓜尔胶。瓜 尔胶的投加量为1200mg/L时，脱色率高达96%。处理

(上接第43瓦）

南部郊区成为地下水污染的重点地区应归因于 污水灌溉和城市污水的排放。南郊污水灌溉始于1956 年，由于其对地下水环境造成了严重的破坏,1981年 污灌停止，但污灌的潜在影响依然存在。此外,毗连南 郊的栾城县至今仍有许多污灌区存在,城市排污渠系 也主要经南郊排人地表河流，构成了南郊地下水的又 —污染源。

4结语

近几十年来，随着经济的发展，城市工农业需水 量急剧增加，联合使用瓜尔胶及聚合氯化铝对染料废水脱色研究,石家庄市地下水开采量日益增加，导致 地下水水位不断下降。地下水的过度开采破坏了原有 地下水的化学场。另一方面，人类活动产生的废弃物 是地下水的主要污染源，污染物进人地下水加速了地 时的最佳pH值为7~9;沉降时间分别为6h。

联合使用PAC和瓜尔胶对实际印染废水进行了 处理，对实际的染料废水的脱色率达98.8%。