印染废水由于成分复杂、色度大、浓度高、难降解物质多、化学需氧量(Chemical Oxygen Demand, COD)值高但生物需氧量(Biochemical Oxygen Demand, BOD)/化学需氧量值较小、水质多变等特点,成为污染最严重、最难处理的工业废水之一,尤其是色度的去除更是印染废水处理的难点. 工业印染废水中主要含分散红167、BES 蓝、分散蓝79 等染料,其色度较大.在众多印染废水处理方法中,混凝法为目前广泛采用的主要方法。 目前常规的絮凝剂有铝系和铁系絮凝剂,不仅脱色效果较差,尤其对活性染料几乎没有脱除效果,且残留金属离子,对人体有害. 近年来,国内外大量使用各种有机高分子絮凝剂进行水处理,与无机絮凝剂相比,具有絮凝速度快、用量少、受共存盐类、pH 及温度影响小等优点. 但由于双氰胺价格偏贵,使脱色剂成本较高,多数厂家难以接受. 本研究通过在双氰胺−甲醛反应中添加硫酸铝作为催化剂,改进了合成条件,同时进行了染料废水脱色实验. 本工作将这种以脱色为主的絮凝剂称为脱色剂,以期为阳离子印染废水处理提供技术支持.
双氰胺与甲醛进行缩聚可分两步进行,第一步是加成反应,生成羟甲基衍生物. 1 个双氰胺分子含4 个氢原子,因此1 个双氰胺分子最多可与4 个甲醛反应生成4羟甲基衍生物,一般双氰胺与甲醛摩尔比控制在1:2∼1:3.由于甲醛用量不同,1 个双氰胺分子所含的羟甲基数可为2∼4 个. 缩聚反应主要发生在2 个分子的羟甲基之间或羟甲基与另一个双氰胺中胺基上的活泼氢之间,前一个反应生成⎯CH2O⎯和⎯CH2⎯键,后一个反应生成⎯CH2⎯键,从而使2 个双氰胺分子联结起来. 在中性或弱酸碱性介质中,双氰胺和甲醛首先加成生成羟甲基双氰胺.
(1)阳离子印染废水脱色剂最适宜的合成条件为:反应物摩尔比双氰胺:甲醛:硫酸铝(摩尔比)=1:2.58:0.35、合成温度80℃、反应时间为3 h. 此条件下合成的脱色剂对BES 蓝等3 种染料废水的脱色率均达98%以上. 将合成的脱色剂用于马杭污水厂的印染废水,脱色率可达
96%以上,同时,对COD 的去除率接近50%.(2)脱色剂对印染废水高效脱色的机理是:脱色剂中的双氰胺−甲醛聚合物能提供大量阳离子使染料分子上所带的负电荷被中和而失稳,同时因水解生成大量的絮状物而具有网捕、架桥及络合沉降作用,实现对印染废水上有色物质的去除.(3)所制阳离子印染废水脱色剂以双氰胺、甲醛、硫酸铝等为原料,合成过程中所有投入的原料全部生成了双氰胺−甲醛缩聚物,无废气、废水、废渣等“三废”排放,是一种较为先进的绿色化学合成工艺,具有原料易得,价格便宜、操作简单、反应温和、生产周期短等优点,完全适合规模生产. 加之高效的脱色效果,具有广阔的应用前景和经济价值.