氢氧化镁复合絮凝剂对印染废水脱色处理研究进展

郝晓翠，武海虹，高春娟，黄西平

(自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所，天津 300192)

1 前言

印染废水具有色度高，成分复杂，水量大，有机物浓度高，难生物降解，对环境危害大等特点，是工业废水中较难处理的废水之一[1]。处理该类废水首先要解决印染废水脱色问题。目前常用的脱色处理方法有吸附法、高级氧化法[2]、膜分离法[3]、生物法[4]、混凝法[5]等。

混凝法工艺成熟，操作简单，效果较好，是处理印染废水常用的方法之一。混凝法的关键就是絮凝剂的选择，不同絮凝剂的使用范围和效果有很大的差别。目前絮凝剂主要分为两大类，无机絮凝剂和有机絮凝剂。传统的无机絮凝剂主要以铝盐和铁盐为主，处理效率低，腐蚀性强，对设备要求高；有机高分子絮凝剂脱色效果好，生成泥量少，但残留的丙烯酰胺有毒性，会引起水体二次污染；因此，开发无毒无害、无二次污染、絮凝效果好的絮凝剂迫在眉睫，特别是复合絮凝剂的开发。

氢氧化镁由于缓冲性能良好(pH值最高不超过9)、活性大、吸附能力强、不具备腐蚀性、安全、无毒、无害。近年来作为絮凝剂广泛应用于印染废水脱色处理[6]。为了取得更好的脱色效果和更广的适应性，国内外对氢氧化镁复合絮凝剂的研究越来越多。

2 氢氧化镁絮凝剂对印染废水脱色研究

氢氧化镁作为水处理剂具有絮体生成快，颗粒较粗，密度较大，絮体沉降速度比较快，且污泥含水量较低，除浊及脱色效果高于铝盐等优点[7-8]。目前，我国对氢氧化镁处理印染废水的研究较多，显示出了良好的脱色效果。

王路明[9]研究了以卤水为原料制取的氢氧化镁对印染废水的脱色处理，结果表明在氢氧化镁投加量为435 mg/L，沉淀时间为10 min时，直接练黄溶液，耐酸大红溶液印染废水脱色率均达到了95%以上。郑紫榕[10]等对轻烧氢氧化镁对酸性品红模拟印染废水脱色处理进行了研究，实验表明在轻烧氢氧化镁投料量为500 mg/L，搅拌时间为8 min，静置沉降时间为5 h，印染废水脱色率高达99.6%以上。氢氧化镁经轻烧处理后，部分形成了纳米氧化镁，从而增加了固体的比表面积和吸附活性，比单独使用普通氢氧化镁效果显著。

氢氧化镁作为一种高效绿色的印染废水处理剂，越来越受到人们的重视，其之所以具有优良的脱色效果，在于Mg(OH)2溶于水后表面带有正电荷，强烈吸附带负电荷的阴离子染料而使染料废水脱色。

3 氢氧化镁复合絮凝剂对印染废水脱色研究

3.1 氢氧化镁—铝盐复合絮凝剂

李玉江[11]等利用氨水、MgCl2·6H2O、AlCl3·6H2O为原料制备了氢氧化镁—铝盐复合絮凝剂，并研究了镁、铝比、pH值、反应时间等因素对印染废水脱色处理的影响。结果表明对阴离子型染料脱色最优条件为：镁、铝比为3 ∶1、pH值范围为6～10、反应时间为10 min，此时对印染废水的脱色率可达99%以上。姚晓亮[12]利用硫酸镁和硫酸铝进行复配，氢氧化钠作为碱化剂，得到复合混凝剂，并对活性黑NK-B染料废水进行了实验研究。当镁、铝比为2.5 ∶1，pH值为11，沉降时间为3 h时，印染废水脱色率>98.3%。

镁、铝盐复合混凝剂对印染废水脱色处理的主要机理为在高pH值的体系下镁离子与铝离子共沉淀生成的氢氧化镁、氢氧化铝絮状沉淀具有较高的电荷密度，能迅速吸附带负电荷的显色胶体，同时絮状物沉淀具有很大的比表面积，能更多的吸附显色物质。染料分子都是被完全吸附，分子结构没有受到破坏。

3.2 氢氧化镁—亚铁盐复合絮凝剂

刘雄才[13]等以FeSO4、MgO和H2SO4为原料制备了新型镁铁复合絮凝剂PFMS，对染料模拟废水进行了处理。结果表明：脱色率>80%，COD去除率>60%。姚晓亮等[14]将硫酸镁与硫酸亚铁进行复配，加入适量氢氧化钠作为碱化剂，制成复合混凝剂，当复合絮凝剂中MgSO4和FeSO4·7H2O质量比为1 ∶1，投加量为556 mg/L，pH值=10.9左右时，活性黑KN-B染料废水脱色率可以达到99.07%。程国斌[15]等人利用废熔盐，在温度70 ℃～80 ℃，浸溶5 h，水与废熔盐质量比为5 ∶1条件下制得淡绿色聚合氯化镁铁复合混凝剂，镁铁摩尔比为15 ∶1。将此复合混凝剂用于某印染厂排出的含直接红、直接蓝等染料及相应助剂、浆料的印染废水中，经过实验研究表明，在聚合氯化镁铁复合混凝剂投加量为480 mg/L，pH值为11时，印染废水的脱色率可达92.8%。

氢氧化镁—亚铁盐复合絮凝剂主要脱色机理表现为镁盐和亚铁盐在高pH值的环境下共沉淀生成氢氧化物絮状物，吸附溶液中的染料分子一起沉降。该吸附主要为电中和吸附。

3.3 氢氧化镁—壳聚糖复合絮凝剂

壳聚糖是一种天然高分子化合物，无毒且易于生物降解，资源丰富，与氢氧化镁复合可制得氢氧化镁—壳聚糖复合絮凝剂，既可以降低印染废水处理成本而且还提高了絮凝效果。

姜玉梅[16]等将氢氧化镁与壳聚糖进行复合，并以亚甲基蓝和艳兰作为模拟废水来进行实验，研究了pH值，投加比，投加量等条件对印染废水的脱色效果影响。结果表明氢氧化镁—壳聚糖具有良好的脱色效果，在pH值=9.0，投加比为1 ∶6，投加量为0.5 g，沉降时间为6 min，温度为20 ℃条件下，氢氧化镁—壳聚糖磁性微球投入到模拟废水(艳兰、亚甲基蓝)中的脱色率最佳，都可达到99%左右。傅明连[17]等人利用壳聚糖的乙酸溶液与一定比例的硫酸镁溶液混合，加入适量氢氧化钠作为碱化剂，经过搅拌、抽滤、研磨制得氢氧化镁—壳聚糖复合絮凝剂。实验表明，在pH值=11，投加量为0.2%，壳聚糖与镁的摩尔比为1 ∶1时，模拟印染废水亚甲基蓝溶液脱色率可达到94.56%。壮亚峰[1]等将一定量的镁盐(MgSO4·7H2O)和壳聚糖混合，并以CaO作为碱化剂，搅拌，反应熟化一定时间得到氢氧化镁—壳聚糖复合絮凝剂。对模拟印染废水艳兰溶液脱色最优条件为：pH值=11，搅拌速度为200 r/min，搅拌时间为10 min，脱色率可达到95%以上。

利用壳聚糖作为复配剂制备的氢氧化镁—壳聚糖复合混凝剂，可取长补短，充分发挥氢氧化镁混凝剂强大的电中和能力和壳聚糖有机高分子絮凝剂的吸附架桥性能，从而保证了复合混凝剂的高效性。与单纯的壳聚糖或氢氧化镁相比，具有絮凝速度快、用量少、脱色效果好等优点，减少了镁盐的使用量，降低了废水处理的成本，而且避免了二次污染，因而有着广阔的应用前景。

3.4 氢氧化镁—淀粉复合絮凝剂

淀粉是天然高分子化合物，具有无毒、无污染、价廉、选择性大等优点。与氢氧化镁复合可制得氢氧化镁—淀粉复合絮凝剂。

壮亚峰[18]等采用氢氧化镁—淀粉复合絮凝剂对印染工业废水进行脱色处理，在pH值=11，投加适量复合絮凝剂，印染废水脱色率可达98%以上，效果良好。并且实验表明氢氧化镁—淀粉复合絮凝剂比单独使用氢氧化镁絮凝剂的脱色效果好。

氢氧化镁—淀粉复合絮凝剂混凝机理主要为：氢氧化镁絮凝剂主要是通过电中和及吸附去除色度及杂质，而淀粉除了吸附电中和作用之外，分子链能够在颗粒物之间架桥形成较大的絮体，通过絮体卷扫作用成倍地去除水中微小颗粒物，同时复合絮凝剂能中和胶体表面的电荷，使微粒进一步脱稳，在两者的协同作用下，达到脱色并与水分离的目的，从而提高了复合絮凝剂的絮凝效果。

4 结语

大量的研究和应用实践表明，氢氧化镁复合絮凝剂由于各絮凝剂之间相互协调作用，电中和、压缩双电层、卷扫网捕，在废水中充分发挥各自的优势，从而对印染废水具有良好的脱色效果。复合混凝技术既可以减少无机盐絮凝剂的投加量，节省成本，又可以降低水中有机高分子絮凝剂、残余金属离子等的含量，并且基本不需要对现有的混凝处理工艺进行改动。所以氢氧化镁复合絮凝剂在印染废水脱色处理方面具有明显优势，应用前景广阔，将成为今后研究的热点和方向。我国拥有丰富的镁矿和含镁卤水资源，应该大力发展氢氧化镁水处理方面研究，加大对镁资源的深度利用。