铁盐环氧氯丙烷－二甲胺共聚物复合高分子絮凝剂的絮体
特性研究
第一章前言
1.1 本研究的目的与意义
近年来，随着工农业的快速发展和人口数量的剧增，大量工业废水和生活污水的排放导致许多自然水源受到了不同程度的污染。水是人类生存的基本条件，也是国民经济的命脉，是保障人类社会可持续发展的重要因素之一。我国的水资源现状是总量不足，时空分布不均匀，人均占有水量只有2300 m3，仅为世界人均水量的1/4、美国的1/6、巴西的1/19、加拿大的1/58[11王]，是一个水资源严重匮乏的国家，并且我国面临着越来越严重的污染。山东省地处黄河下游，是我国最为严重的缺水地区之一，黄河水已经成为沿黄城市的主要水源，但是由于黄河在沿程受到了较为严重的污染，下游的水质相比较差。其中，印染、炼油、造纸、化工等行业既是水资源消耗大户，也是主要的水污染源头 [1z] ，因此，水环境问题成为全民关心的问题，对造纸、印染、炼油等行业所排放的废水进行净化处理和资源性利用就成为了
解决问题的重要途径。
混凝沉降法是目前在水处理中最常用的方法之一，该方法具有操作简便、处理效果好、费用低等优点。混凝法不仅能去除水中大部分的悬浮物质和胶体颗粒，降低水体的COD，还能通过混凝净化，使水体中90%以上的微生物转入污泥中，为水的进一步杀菌消毒提供良好的前提条件，另外，混凝法对水体富营养化和脱色也有较好的处理效果。混凝法的创新发展、水处理工艺流程的简化、实际运行费用的降低及其水质净化质量的提高等均与所用混凝剂的混凝性能密切相关，混凝剂的性能直接影响到水处理的效果。所以，研究开发新型高效的水处理药剂是水处理环保产业技术领域中重点发展的方向之一，是水污染控制工程创新发展的基础产业。经过多年的发展，混凝剂的种类逐渐从最初的铁盐、铝盐等无机混凝剂发展为无机高分子混凝剂、有机高分子混凝剂、无机复合混凝剂、微生物混凝剂以及无机-有机复合混凝剂[2王元芳]。无机高分子混凝剂相对于传统无机混凝剂的优点是投加量少、生成絮体的沉淀性能好、产生污泥量少、适应性广等，无机高分子絮凝剂中应用较为广泛的是聚合氯化铝，但是它具有一定的生物毒性，而铁盐无机高分子混凝剂不仅无生物毒性，与铝盐混凝剂相比，对溶解性有机物的去除效果更好[ⅰⅱ]，还具有形成矾花大，混凝反应快，沉降快，污泥脱水性好等优点[ⅲⅳ]。但相对于有机混凝剂，无机混凝剂的缺点是吸附架桥和网捕能力较差。有机混凝剂主要有天然和人工合成两种，其中天然有机混凝剂主要包括淀粉类、蛋
白质类、多聚糖类、纤维素衍生物类、微生物多糖类、动物骨胶甲壳类及藻类等，但是天然合成的有机混凝剂电荷密度较小，分子量低，容易因为生物降解失去活性，无法得到广泛的应用，而人工合成有机混凝剂（主要包括阳离子型、阴离子型和非离子型）则不具有这些局限性，因此在国内外水处理领域中得到迅速的发展和广泛的应用[3王]。聚环氧氯丙烷–二甲胺（EPI–DMA）是有机混凝剂中在采矿、石油方面的应用研究较多的一种，现在作为一种处理印染废水的絮凝剂受到了越来越多的重视[16],[17],[18]，EPI–DMA同时可用于给水处理，给水处理中规定其用量上限为20mg/L[19]，但因为其大多本身或其水解、降解产物有毒，且相对于无机混凝剂而言成本较高而在应用上受到一定的限制[错。]。这些问题使得研究各种复合混凝剂成为必然发展趋势，在早期的水处理实践中曾把有机混凝剂作为助凝剂投加在无机混凝剂之后，但这并不是真正意义上的复合，近年来的研究方向是将无机和有机高分子混凝剂复合以便充分发挥两者格子的特点，通过协同作用提高混凝效果，在减少用量的同时扩大使用范围。第二章文献综述
2.1 染料废水
2.1.1 染料废水的产生及危害
染料工业是国民经济中的重要行业，其产品主要应用在纺织品、皮
革、食品、涂料、油墨及橡胶等领域，染料是指能使纤维获得色泽的物质，按特点染料的种类可以分为直接染料、硫化染料、还原染料、酸性染料、酸性络合染料、活性染料、钠夫孚染料（或不溶性偶氮染料或冰染染料）、氧化染料、分散染料和阳离子染料等［1-2］。染料工业污染中尤以染料废水的污染问题最为突出，染料废水主要是指来自于染料生产、纺织印染、纸浆、造纸等行业所排放的有色废水。近些年来，我国每年污水排放量达390 多亿吨，其中工业污水占51% ，而染料废水又占总工业废水排放量的35% ，而且还以1% 的速度在逐年增加。每排放1 t 染料废水，就能造成20 t 水体的污染［3］。各行业中，印染纺织业的COD 排放量排在第4 位，而且排放比重还在逐年增加，“三河三湖”中，染料废水对太湖、淮河流域造成的污染状况尤其严重。目前世界染料年产量约为(8～9)×105 t，我国是纺织品生产和加工大国，纺织品出口额已多年来列居世界首位，每年的染料生产量达1.5×105t［4］，其中大约10%～15% 的染料会直接随废水排入水体中［5］。据测算[6]，我国每生产1 t染料，大约排放废水744 m3，约有10％～20％染料在生产和使用过程中释放到水体中[7]，按2010年染料生产总量计算，我国每年将有7.56～15.12×105t染料随废水直接进入水体环境中。染料是染料废水中的主要污染物，带有各类显色基团( 如－N = N－，－N = O等) 和部分极性基团(－SO3 Na，－OH，－NH2)，成分复杂，大多数是以芳烃和杂环为母体，属较难降解的有机污染物，也是我国各大水域的重要污染源［7－9］。染料废水按照污染物来源大致可分为两类：一类是
来自纤维原料本身的夹带物；另一类是加工过程中所用的浆料、油剂、染料、化学助剂等。染料生产的基本原料为苯系、萘系、蒽醌、苯胺及联苯胺类化合物，且在生产工艺过程中多与金属、盐类等物质螯合，造成了染料废水多为含盐、含氯化物或溴化物、微酸或微碱、含金属离子、含硫的高化学需氧量(chemical oxygen demand，COD)、高色度、“三致”毒性的难降解有机废水[10-11] 。此外，废水中的染料能吸收光线，降低水体的透明度［12］，对水生生物、微生物的生长不利，并且降低了水体的自净能力，同时导致视觉污染，严重破坏水体、土壤及生态环境，直接和间接地危害人类身体健康。
2.1.2 染料废水的处理方法
脱色是染料及印染废水净化治理的关键问题，按照作用原理可把现代水处理技术分为物理法、化学法以及生物法三大类[25,26]，其中多种物理、化学和生物法都可以用于染料及印染废水的脱色处理[27,28]。膜分离法及吸附法等是常见的物理法[29]，这些方法通常能够获得很好的脱色效果，缺点是成本较高；化学法主要包括化学氧化法、化学混凝法以及电化学法等；生物法主要是利用微生物的代谢作用，使有机污染物转化为稳定无害的物质，例如生物吸附、生物降解等方法。我国纺织印染行业的废水多采用以物理化学法为主的常规处理，并根据需要再选择进行三级处理。
