絮凝剂在印染废水处理中的研究与应用进展

曹强

摘要：本文介绍了印染废水的性质及处理现状，阐述了无机、高分子及复合絮凝剂的絮凝机理，综述了近些年这三种絮凝剂在印染废水处理中的应用进展。絮凝法作为印染废水处理技术中极其重要的方法之一，正向高效、无毒的方向发展。

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.

關键词：絮凝剂;印染废水;处理

Key words： flocculant;printing and dyeing wastewater;treatment

中图分类号：X791                                       文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2018）34-0282-02

0  引言

随着纺织产业、印染行业的生产技术日渐复杂，规模日益宏大，我国纺织印染工业如日中天，印染废水已经成为如今最主要的水体污染源之一，其排放量约占工业废水排放总量的百分之十。这些废水来源于印染加工过程中煮练、染色、印花、整理等工序。印染废水成分复杂，色度深，有毒物质含量高，难以降解，不仅极易影响水生生物的生长且易引起富营养化的发生，而且破坏水体环境生态平衡，严重影响水体安全。因此治理印染废水成为亟待处理的问题。而今，对于印染废水的治理，一般是通过借助物理、化学以及生物的途径对其进行治理。其中化学处理法中的絮凝法由于容易操作、成本低廉、适用性广等优点，被广泛应用到环保工业、化工工业等相关领域。因此，在处理各种污水和废水方面受到重视。而用于印染废水的絮凝剂种类也非常多，本文将对以下几种常见的絮凝剂及其应用进行综述。

1  印染废水的特性及其来源

印染加工过程主要包括退浆、煮练、染色、印花、整理等工序步骤，在生产纺织产品的工序过程中伴随着印染废水的产生。随着科技飞速发展，纺织产业、印染行业使用的材料品种日趋增多，使得原有的天然原料渐渐的被化学原料所替代。由于不同的化学原料在各个工序步骤中被使用，因此导致印染废水成分复杂[1]，色度深，有毒、有害物质含量极高，难以降解，严重污染了水体生态环境。印染加工过程中每个工序的进行都伴随着废水的产生。

2  无机絮凝剂

2.1 传统的无机絮凝剂

无机絮凝剂是由无机组分组成的絮凝剂，主要是通过三种力来增加混凝固体的碰撞，达到沉淀的目的。分别是化学键力、分子间力或机械力，它们既可单独作用亦可同时作用。无机絮凝剂按金属盐分类主要可分为铝盐及铁盐两大类，常见的无机金属盐絮凝剂有Al2（SO4）3、FeSO4、FeCl3、ZnCl2和MgCl2等，它们的优点是使用简单，但是这类絮凝剂效果低、腐蚀性大，成本及用量高，同时在处理过程中依然有一些很难克服的缺点。传统的无机絮凝剂主要有硫酸铝和硫酸亚铁等，这两种无机絮凝剂在印染废水的处理中应用范围较广并且具有一定的代表性。

2.2 无机高分子絮凝剂

无机高分子絮凝剂相对传统的无机絮凝剂，絮凝效果更好、成本更低、沉淀速度更快、对废水的pH适应范围较宽。常用的有聚合铁盐、聚合铝盐、聚硅酸金属盐类絮凝剂等。

2.2.1 聚合铁盐类絮凝剂

常见的铁盐类絮凝剂有聚合氯化铁和聚合硫酸铁等。铁盐絮凝剂具有良好的脱色性能，因此常被用于印染废水的脱色。这类絮凝剂具有沉降速度快，形成的絮体紧密集中，在处理浊度和色度方面，聚合硫酸铁的去除率相对较好，但也存在较多缺点，如出水色度较大，作用活性基团单一，污泥量多，后处理较困难，由于本身酸度高，对设备的腐蚀性较强。

2.2.2 聚合铝盐类絮凝剂

常见的铝盐类絮凝剂主要包含以下三种，聚合氯化铝、聚硅铝、聚合硫酸铝，具有脱色效果优良、吸附性强、形成的絮体大、稳定性较强等优点，并且对环境依赖性较低，但是也存在诸多缺点，如成本较高、形成的絮体较不稳定、不易沉降、絮凝效果较差，并且使用后水中的铝不易处理，易导致二次污染等[2]。

2.2.3 聚硅酸金属盐类絮凝剂

聚硅酸金属盐类絮凝剂是将传统的金属盐类絮凝剂与硅酸或聚硅酸聚合而形成的，属于阴离子型化合物。这种复合产物形成的絮体沉降速度快;在低温和低浊度的条件下仍可表现出良好的性能，但硅酸胶体会发生缩聚，反应一段时间后，相对分子质量逐渐变大，最终成为丧失活性的凝胶。因此，聚硅酸必须在现场制备，配好就使用，不可长期储存，否则会造成原料的浪费[3]。

3  有机高分子絮凝剂

有机高分子絮凝剂有以下特点：絮凝速度高、效果好、成本低、产生的污泥少、无毒无害、方便处理等，广泛应用于各重印染废水处理当中。

3.1 合成有机高分子絮凝剂

合成有机高分子絮凝剂通常有以下三种，即季胺盐类、聚胺盐类和聚腈类絮凝剂。根据其官能团水解之后所带电荷的特性，可将其分为阳离子型、阴离子型和两性型。

聚丙烯酰胺是废水处理方面应用最为广泛的一类有机高分子絮凝剂。在印染废水处理方面主要采用的是阳离子型聚丙烯酰胺。

阳离子型丙烯酰胺能够中和负电荷和吸附架桥，从而使体系中的微粒絮凝，从而达到优良的效果[4]。

3.2 天然改性有机高分子絮凝剂

天然高分子絮凝剂具有价格低、无毒且易降解的优点，因此被广泛的应用于印染废水处理中。

壳聚糖作为一种较新型的水处理剂，具备着以下优点：投加量少、能高效且快速的沉降、产生的污泥便于处理、对动植物无毒无害。但是由于壳聚糖本身的分子质量比较低，可接受的pH范围较窄，因此需要对壳聚糖进行化学改性后再使用[5]。

淀粉类絮凝剂，自身具有来源广、价格低、并且产物可以全部被降解的特點。有专家[6]利用玉米淀粉作为原料，用2，3-环氧丙基三甲基氯化铵作为阳离子醚化剂，在不加入任何催化剂的情况下，在异丙醇中制得了阳离子型玉米淀粉絮凝剂。

天然的木质素有巨大的网状空间结构，张老师等人[7]研究了木质素絮凝剂。

他们利用从草浆黑液中提取出的木质素，直接用作絮凝剂，对印染废水进行处理。结果显示，木质素脱色率最高可达87%，而浊度的去除率也高达98%。

3.3 微生物絮凝剂

微生物絮凝剂实则是通过生物技术，将那些具备絮凝能力同时可以被自然降解的微生物的代谢产物进行提取、纯化、精制，从而得到的一种特殊的天然高分子絮凝剂。将微生物絮凝剂与传统化学絮凝剂做比较，其优点表现为以下几点。

①有利于进行固液分离，同时产生的沉淀较少;

②容易被微生物降解，且无毒无害;

③适用范围广;不会导致二次污染的产生;

④具有较强的浊度去除能力和良好的脱色性能。

4  复合絮凝剂

把天然高分子絮凝剂与合成有机高分子絮凝剂进行复配，利用絮凝剂间的协同能力，达到增强絮凝剂脱水效果的目的。

无机-有机复合絮凝剂，增强了吸附架桥的能力，与有机高分子絮凝剂相比较，复配后的无机-有机复合絮凝剂不仅增加了电中和能力，而且增加了絮凝效果，价格相对更为便宜。除此之外，使得有机成分的含量降低，所以留存在水中的有毒有害物质也减少很多。

5  絮凝剂在印染废水处理过程中的应用

合成有机高分子絮凝剂和无机高分子絮凝剂由于其具有优良的絮凝效果、价格低廉等优点，因此应用十分广泛。曾老师[8]将双氰胺、甲醛作为主要的原料，硫酸铝用作催化剂，同时引入了添加剂，进而合成了新型的阳离子絮凝剂双氰胺甲醛树脂，用其对印染废水进行混凝脱色实验。实验结果表明，其脱色率可高达98%。马老师[9]则采用铁泥制备出了高效的无机絮凝剂聚硅酸铁（PSF），同时对废水的絮凝作用进行了深入研究。实验表明，PSF具备优良的絮凝能力，它的絮凝能力比聚合硫酸铁（PFS）的性能更加优良。

天然有机高分子絮凝剂无毒且易降解，但是存在絮凝活性较弱的缺点，因此国内外学者针对我国极丰富的天然高分子资源，对壳聚糖、淀粉、木质素等天然高分子进行了化学改性。林老师[10]等运用壳聚糖与丙烯酰胺单体接枝共聚而成的改性产品作为絮凝剂，来处理印染废水。试验表明，改性后的壳聚糖絮凝效果明显增高，对印染废水色度的去除率可高达95%。

6  展望

结合国内外学者的实验研究与其结果来看，用絮凝剂来处理印染废水是非常有效的方法。由于有机高分子絮凝剂拥有着诸多优势，例如絮凝能力好、脱色性能优良、易于操作等，因此在印染废水处理中处于举足轻重的地位。

国外的科研工作者者针对合成的高分子絮凝剂，对于它的合成途径、絮凝机理及应用前景领域开展了更深层次的研究探讨，并且已经将其投入巨大规模的工业化生产。

因此，基于理论研究的基础上应当研发出更有效的新型高分子絮凝剂，这是处理印染废水的关键之处。由于天然高分子自身无毒无害、原料丰富、价格低廉等优势，因而被国内科研工作者广泛用来制备絮凝剂，虽然在这方面获得了一些进展，但是远远不能满足实际所需。而国外的学者正利用这丰富的资源，向水处理应用领域发展。因此国内应充分利用这些资源，开发出更多有效、无毒无害、价格价廉的天然高分子改性絮凝剂，以增强产品的稳定性。大力发展微生物絮凝剂，加强絮凝性微生物的筛选，尽可能的降低成本，积极进行中试应用，以达到彻底消除二次污染的目的，积极的将科研成果转化为工业应用。

参考文献：

[1]马玉萍.印染废水深度处理工艺现状及发展方向[J].工业用水与废水，2013，44（4）：1-5.

[2]孙圆媛，赵彬侠，党丽萍，等.新型无机高分子絮凝剂处理H-酸印染废水[J].化工进展，2011（s1）：356-358.

[3]邱俊明，邱祖民.聚硅酸类絮凝剂的研究进展[J].江西科学，2003，21（1）：37-40.

[4]李卓美.一种新型阳离子聚丙烯酰胺[J].广州化工，1995，23（4）：60-63.

[5]张秋华.羧甲基壳聚糖处理印染废水试验[J].环境污染与防治，1995，17（5）：7-9.

[6]张倩倩，邱业先，朱艳霞，等.阳离子淀粉絮凝剂的制备及对印染废水的处理[J].苏州科技学院学报：自然科学版，2011，28（3）：45-49.

[7]张芝兰，陆雍森.稻麦草类碱木素混凝剂的性质及其应用[J].环境科学学报1997，17（4）：450-453.

[8]曾小君.新型阳离子絮凝剂KD-1在活性印染废水处理中的应用研究[J].环境污染治理技术与设备，2005，6（3）：72-74.

[9]马淞江.用铁泥制备高效无机絮凝剂聚硅酸铁及其絮凝性能研究[J].环境污染治理技术与设备，2006（9）：130-133.

[10]林静雯，索志强，王冠，等.改性壳聚糖絮凝剂处理印染废水的研究[J].环境保护科学，2005（3）：16-18.