Physikalische Koagulation, kurz Koagulation genannt, wird in der Textilabwasserbehandlung häufig zur Entfernung von Farbstoffen eingesetzt. Koagulation kann häufig Farbstoffe entfernen und gesetzlich oder vertraglich festgelegte Standards erfüllen. Die Technologie ist einfach und es gibt eine Vielzahl von Produkten auf dem Markt, um dieses Ziel zu erreichen. Koagulationsmethoden sind nützlich, um die Farbstoffmenge in Textilabfällen zu reduzieren, aber sie entfernen nur einen Teil der Farbe und reduzieren den COD.
Bei der Koagulation gibt es mindestens drei große Probleme. Erstens kann der Prozess teuer sein. Der Benutzer zahlt für Chemikalien, die nur entsorgt werden sollen. Die erzeugten Feststoffe werden dem festen Abfall der Textilfabrik oder der kommunalen Abfallbehandlungsanlage zugesetzt. Zweitens widerstehen Farbstoffe mit hoher Wasserlöslichkeit der Koagulation, und es können mehr Koagulanzien erforderlich sein, um eine angemessene Entfernung des Farbstoffs aus dem Abwasser zu erreichen. Natürlich erhöht dies die Kosten und die feste Abfallmenge und wirkt sich manchmal auch nachteilig auf die Oxidation von Ammoniak zu Nitrit und Nitrat (Nitrifikation) in der biologischen Kläranlage aus.
Drittens erfordert die Erzeugung von festem Abfall, dass zusätzlich zu den anderen festen Abfällen, die bei der Textilfärbung und -veredelung entstehen, geeignete Mittel zur Entfernung und Entsorgung von koaguliertem Farbstoffabfall zur Verfügung stehen. Umweltbehörden üben zunehmend Druck aus, die Menge an festem Abfall zu reduzieren, und jeder Prozess, der die Menge an festem Abfall erhöht, bereitet dem Umweltmanager der Textilfabrik zusätzliche Kopfschmerzen. In einem Übersichtsartikel von Hao et al. 5 aus dem Jahr 1999 wurden zahlreiche Methoden zur Farbstoffentfernung erörtert, darunter auch die Koagulation. Wie bereits erwähnt, wird der Koagulationsprozess häufig in Verbindung mit anderen Prozessen eingesetzt, da er einige Farbstoffklassen nicht vollständig entfernen kann. Beispielsweise kann die Koagulation mit einer Oxidation unter Verwendung eines Fenton-Reagenz oder mit einer Vorbehandlung mit Ozon kombiniert werden.
Im letzten Jahrzehnt wurde die Forschung zur Koagulation zur Farbstoffentfernung ununterbrochen fortgesetzt.
Gao et al. 6 untersuchten ein Polymer-Aluminiumsilikat-Komposit als Koagulans zur Wasseraufbereitung. Je nach Herstellungsverfahren des Komposits wurden bessere Koagulationsergebnisse erzielt, jedoch war bei längerer Lagerung eine geringere Stabilität zu beobachten. Sanghi und Bhattacharya 7 verwendeten eine Kombination aus pulverisierter Aktivkohle und Bentonit-Ton zusammen mit Polyaluminiumchlorid (PALC) als Koagulans zur Entfärbung von Farbstofflösungen von Direkt-, milden und basischen Farbstoffen. PALC verbesserte nicht nur die Farbentfernung, sondern bildete auch einen sich schnell absetzenden Schlamm, der zur Farbentfernung verwendet werden konnte.
Kim und Park verglichen die Entfernung von Dispersions- und Reaktivfarbstoffen durch chemische Koagulation mit der Fenton-Oxidation . 8 Ihre Arbeit zeigte, dass Dispersionsfarbstoffe aufgrund ihrer geringeren Löslichkeit und ihres niedrigeren Verhältnisses zwischen gelöstem Sauerstoffbedarf (SCOD) und gesamtem chemischen Sauerstoffbedarf (TCOD) leichter entfärbt werden als Reaktivfarbstoffe. Reaktivfarbstoffe haben eine hohe Löslichkeit und sind widerstandsfähiger gegen die Entfernung aus der Lösung. Umgekehrt sind sie daher leichter durch oxidative Methoden abgebaut zu werden.
untersuchten die Entfernung von Reaktivfarbstoffen aus synthetischem Abwasser durch eine Kombination aus Al(III)-Koagulation und Kohlenstoffadsorption.
Die Farbstoffe waren CI Reactive Red 45 und CI Reactive Green 8. Durch die Kombination der Behandlungen wurden beide Farbstoffe fast vollständig aus den Lösungen entfernt. Ein weiterer Vorteil war die minimale Schlammbildung, wodurch sowohl die Anschaffungskosten als auch die Kosten für die Feststoffentsorgung gesenkt wurden. Gao und Yue 10 beurteilten die Koagulationseffizienz einer Reihe von Polyaluminiumchloridsilikaten (PACS) mit unterschiedlichen OH/Al- und OH/Al/Si-Verhältnissen. Diese wurden durch Copolymerisation und Verbundverfahren hergestellt. Die Ergebnisse wurden mit Polyaluminiumchlorid (PAC) verglichen . Durch Copolymerisation hergestellte PACS lieferten die besten Koagulationsergebnisse und wiesen geringere Aluminiumrückstände im Abwasser auf. Ein anderer Bericht derselben Gruppe konzentrierte sich auf die Partikelverteilung und das Zetapotenzial von PACS und deren Auswirkung auf die Koagulationsleistung. Zwei weitere Arbeiten von Gaos Gruppe befassen sich mit Aluminiumspezies, die durch unterschiedliche Verfahren gebildet wurden. 11, 12
Lee und Choi13 untersuchten eine Kombination aus Adsorption und Koagulation bei der Entfernung von zwei Reaktivfarbstoffen, Orange 16 und Schwarz 5. Als Adsorbens diente pulverisierte Aktivkohle auf Kokosnussbasis, und als Koagulans wurde Aluminiumchlorid verwendet. Koagulation und anschließende Adsorption waren wirksamer als umgekehrt. Sie kamen zu dem Schluss, dass der kombinierte Prozess die Koagulations- und Adsorptionsmenge verringern und so zu einer geringeren Schlammproduktion führen könne. Joo et al14 entfärbten ein Abwasser mit hochkonzentriertem Reaktivfarbstoff mithilfe einer Kombination aus einem polymeren Flockungsmittel und einem anorganischen Koagulans. Die vier verwendeten Reaktivfarbstoffe waren Schwarz 5, Blau 2, Rot 2 und Gelb 2. Das Polymer wurde aus Cyanoguanidin und Formaldehyd synthetisiert und mit Alaun oder Eisensalz aufgetragen. Das anorganische Salz allein war nicht wirksam, aber mit der Zugabe von Polymer ergaben die kombinierten Behandlungen eine Farbstoffentfernungseffizienz von bis zu 60 %.
Lee et al. 15 untersuchten eine untergetauchte Hohlfaser-Mikrofiltrationsmembran in Kombination mit einer Kombination aus Koagulation und Adsorption durch Aktivkohle bei der Entfernung der reaktiven Farbstoffe Orange 16 und Schwarz 5. Unter optimalen Bedingungen konnten sie eine Entfernung von 99 % für Schwarz 5 und 80 % für Schwarz 5 erreichen. Orange 16. Das kombinierte Verfahren erwies sich bei der Entfernung beider Farbstoffe als den Einzelverfahren deutlich überlegen. Sie kamen zu dem Schluss, dass dieses Verfahren den Einsatz von Koagulanzien und Adsorbentien reduzierte. Petzoid und Schwarz 16 untersuchten die Entfernung von Farbstoffen durch Flockung für zwei Arten von Schlamm und für reine Farbstoffe unter Verwendung von Polyelektrolyten und Polyelektrolyt-Tensid-Komplexen. Die untersuchten Farbstoffe waren Acid Yellow 3 und Acid Blue 74.
Sie kamen zu dem Schluss, dass die Flocken, die die neuen Partikel bilden , so „manipuliert“ werden könnten, dass sie den Farbstoff über einen weiten Konzentrationsbereich vollständig entfernen. Saraso et al. 17 führten nach einer Ozonierungsbehandlung von Industrieabwasser eine Ca(OH)2-Behandlung durch, um fast alle nach der Ozonanwendung verbleibenden Verbindungen zu entfernen. Nach dem Koagulationsschritt bildeten sich jedoch Anilin und Chloraniline, wahrscheinlich aufgrund der stark basischen Umgebung.
Kurz gesagt, die Koagulationsmethode allein durch Mineralsalze wird wahrscheinlich weiterhin verwendet werden. Angesichts der Einschränkungen bei der Schlammentsorgung und der Mengen dieser Materialien, die zur Entfernung hochlöslicher Farbstoffe erforderlich sind, scheint es jedoch unvermeidlich, dass einzigartige Polyelektrolyte oder verschiedene Kombinationen von Koagulation mit Oxidation sowie physikochemischen Techniken verwendet werden. Zumindest in den Ländern oder US-Bundesstaaten mit strengen Umweltstandards sollten solche Behandlungen verwendet werden.