氫氧化鎂復合絮凝劑對印染廢水脫色處理研究進展

郝曉翠，武海虹，高春娟，黃西平

(自然資源部天津海水淡化與綜合利用研究所，天津 300192)

1 前言

印染廢水具有色度高，成分復雜，水量大，有機物濃度高，難生物降解，對環(huán)境危害大等特點，是工業(yè)廢水中較難處理的廢水之一[1]。處理該類廢水首先要解決印染廢水脫色問題。目前常用的脫色處理方法有吸附法、高級氧化法[2]、膜分離法[3]、生物法[4]、混凝法[5]等。

混凝法工藝成熟，操作簡單，效果較好，是處理印染廢水常用的方法之一?；炷ǖ年P鍵就是絮凝劑的選擇，不同絮凝劑的使用范圍和效果有很大的差別。目前絮凝劑主要分為兩大類，無機絮凝劑和有機絮凝劑。傳統(tǒng)的無機絮凝劑主要以鋁鹽和鐵鹽為主，處理效率低，腐蝕性強，對設備要求高；有機高分子絮凝劑脫色效果好，生成泥量少，但殘留的丙烯酰胺有毒性，會引起水體二次污染；因此，開發(fā)無毒無害、無二次污染、絮凝效果好的絮凝劑迫在眉睫，特別是復合絮凝劑的開發(fā)。

氫氧化鎂由于緩沖性能良好(pH值最高不超過9)、活性大、吸附能力強、不具備腐蝕性、安全、無毒、無害。近年來作為絮凝劑廣泛應用于印染廢水脫色處理[6]。為了取得更好的脫色效果和更廣的適應性，國內外對氫氧化鎂復合絮凝劑的研究越來越多。

2 氫氧化鎂絮凝劑對印染廢水脫色研究

氫氧化鎂作為水處理劑具有絮體生成快，顆粒較粗，密度較大，絮體沉降速度比較快，且污泥含水量較低，除濁及脫色效果高于鋁鹽等優(yōu)點[7-8]。目前，我國對氫氧化鎂處理印染廢水的研究較多，顯示出了良好的脫色效果。

王路明[9]研究了以鹵水為原料制取的氫氧化鎂對印染廢水的脫色處理，結果表明在氫氧化鎂投加量為435 mg/L，沉淀時間為10 min時，直接練黃溶液，耐酸大紅溶液印染廢水脫色率均達到了95%以上。鄭紫榕[10]等對輕燒氫氧化鎂對酸性品紅模擬印染廢水脫色處理進行了研究，實驗表明在輕燒氫氧化鎂投料量為500 mg/L，攪拌時間為8 min，靜置沉降時間為5 h，印染廢水脫色率高達99.6%以上。氫氧化鎂經輕燒處理后，部分形成了納米氧化鎂，從而增加了固體的比表面積和吸附活性，比單獨使用普通氫氧化鎂效果顯著。

氫氧化鎂作為一種高效綠色的印染廢水處理劑，越來越受到人們的重視，其之所以具有優(yōu)良的脫色效果，在于Mg(OH)2溶于水后表面帶有正電荷，強烈吸附帶負電荷的陰離子染料而使染料廢水脫色。

3 氫氧化鎂復合絮凝劑對印染廢水脫色研究

3.1 氫氧化鎂—鋁鹽復合絮凝劑

李玉江[11]等利用氨水、MgCl2·6H2O、AlCl3·6H2O為原料制備了氫氧化鎂—鋁鹽復合絮凝劑，并研究了鎂、鋁比、pH值、反應時間等因素對印染廢水脫色處理的影響。結果表明對陰離子型染料脫色最優(yōu)條件為：鎂、鋁比為3 ∶1、pH值范圍為6～10、反應時間為10 min，此時對印染廢水的脫色率可達99%以上。姚曉亮[12]利用硫酸鎂和硫酸鋁進行復配，氫氧化鈉作為堿化劑，得到復合混凝劑，并對活性黑NK-B染料廢水進行了實驗研究。當鎂、鋁比為2.5 ∶1，pH值為11，沉降時間為3 h時，印染廢水脫色率>98.3%。

鎂、鋁鹽復合混凝劑對印染廢水脫色處理的主要機理為在高pH值的體系下鎂離子與鋁離子共沉淀生成的氫氧化鎂、氫氧化鋁絮狀沉淀具有較高的電荷密度，能迅速吸附帶負電荷的顯色膠體，同時絮狀物沉淀具有很大的比表面積，能更多的吸附顯色物質。染料分子都是被完全吸附，分子結構沒有受到破壞。

3.2 氫氧化鎂—亞鐵鹽復合絮凝劑

劉雄才[13]等以FeSO4、MgO和H2SO4為原料制備了新型鎂鐵復合絮凝劑PFMS，對染料模擬廢水進行了處理。結果表明：脫色率>80%，COD去除率>60%。姚曉亮等[14]將硫酸鎂與硫酸亞鐵進行復配，加入適量氫氧化鈉作為堿化劑，制成復合混凝劑，當復合絮凝劑中MgSO4和FeSO4·7H2O質量比為1 ∶1，投加量為556 mg/L，pH值=10.9左右時，活性黑KN-B染料廢水脫色率可以達到99.07%。程國斌[15]等人利用廢熔鹽，在溫度70 ℃～80 ℃，浸溶5 h，水與廢熔鹽質量比為5 ∶1條件下制得淡綠色聚合氯化鎂鐵復合混凝劑，鎂鐵摩爾比為15 ∶1。將此復合混凝劑用于某印染廠排出的含直接紅、直接藍等染料及相應助劑、漿料的印染廢水中，經過實驗研究表明，在聚合氯化鎂鐵復合混凝劑投加量為480 mg/L，pH值為11時，印染廢水的脫色率可達92.8%。

氫氧化鎂—亞鐵鹽復合絮凝劑主要脫色機理表現(xiàn)為鎂鹽和亞鐵鹽在高pH值的環(huán)境下共沉淀生成氫氧化物絮狀物，吸附溶液中的染料分子一起沉降。該吸附主要為電中和吸附。

3.3 氫氧化鎂—殼聚糖復合絮凝劑

殼聚糖是一種天然高分子化合物，無毒且易于生物降解，資源豐富，與氫氧化鎂復合可制得氫氧化鎂—殼聚糖復合絮凝劑，既可以降低印染廢水處理成本而且還提高了絮凝效果。

姜玉梅[16]等將氫氧化鎂與殼聚糖進行復合，并以亞甲基藍和艷蘭作為模擬廢水來進行實驗，研究了pH值，投加比，投加量等條件對印染廢水的脫色效果影響。結果表明氫氧化鎂—殼聚糖具有良好的脫色效果，在pH值=9.0，投加比為1 ∶6，投加量為0.5 g，沉降時間為6 min，溫度為20 ℃條件下，氫氧化鎂—殼聚糖磁性微球投入到模擬廢水(艷蘭、亞甲基藍)中的脫色率最佳，都可達到99%左右。傅明連[17]等人利用殼聚糖的乙酸溶液與一定比例的硫酸鎂溶液混合，加入適量氫氧化鈉作為堿化劑，經過攪拌、抽濾、研磨制得氫氧化鎂—殼聚糖復合絮凝劑。實驗表明，在pH值=11，投加量為0.2%，殼聚糖與鎂的摩爾比為1 ∶1時，模擬印染廢水亞甲基藍溶液脫色率可達到94.56%。壯亞峰[1]等將一定量的鎂鹽(MgSO4·7H2O)和殼聚糖混合，并以CaO作為堿化劑，攪拌，反應熟化一定時間得到氫氧化鎂—殼聚糖復合絮凝劑。對模擬印染廢水艷蘭溶液脫色最優(yōu)條件為：pH值=11，攪拌速度為200 r/min，攪拌時間為10 min，脫色率可達到95%以上。

利用殼聚糖作為復配劑制備的氫氧化鎂—殼聚糖復合混凝劑，可取長補短，充分發(fā)揮氫氧化鎂混凝劑強大的電中和能力和殼聚糖有機高分子絮凝劑的吸附架橋性能，從而保證了復合混凝劑的高效性。與單純的殼聚糖或氫氧化鎂相比，具有絮凝速度快、用量少、脫色效果好等優(yōu)點，減少了鎂鹽的使用量，降低了廢水處理的成本，而且避免了二次污染，因而有著廣闊的應用前景。

3.4 氫氧化鎂—淀粉復合絮凝劑

淀粉是天然高分子化合物，具有無毒、無污染、價廉、選擇性大等優(yōu)點。與氫氧化鎂復合可制得氫氧化鎂—淀粉復合絮凝劑。

壯亞峰[18]等采用氫氧化鎂—淀粉復合絮凝劑對印染工業(yè)廢水進行脫色處理，在pH值=11，投加適量復合絮凝劑，印染廢水脫色率可達98%以上，效果良好。并且實驗表明氫氧化鎂—淀粉復合絮凝劑比單獨使用氫氧化鎂絮凝劑的脫色效果好。

氫氧化鎂—淀粉復合絮凝劑混凝機理主要為：氫氧化鎂絮凝劑主要是通過電中和及吸附去除色度及雜質，而淀粉除了吸附電中和作用之外，分子鏈能夠在顆粒物之間架橋形成較大的絮體，通過絮體卷掃作用成倍地去除水中微小顆粒物，同時復合絮凝劑能中和膠體表面的電荷，使微粒進一步脫穩(wěn)，在兩者的協(xié)同作用下，達到脫色并與水分離的目的，從而提高了復合絮凝劑的絮凝效果。

4 結語

大量的研究和應用實踐表明，氫氧化鎂復合絮凝劑由于各絮凝劑之間相互協(xié)調作用，電中和、壓縮雙電層、卷掃網捕，在廢水中充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，從而對印染廢水具有良好的脫色效果。復合混凝技術既可以減少無機鹽絮凝劑的投加量，節(jié)省成本，又可以降低水中有機高分子絮凝劑、殘余金屬離子等的含量，并且基本不需要對現(xiàn)有的混凝處理工藝進行改動。所以氫氧化鎂復合絮凝劑在印染廢水脫色處理方面具有明顯優(yōu)勢，應用前景廣闊，將成為今后研究的熱點和方向。我國擁有豐富的鎂礦和含鎂鹵水資源，應該大力發(fā)展氫氧化鎂水處理方面研究，加大對鎂資源的深度利用。