Физическая коагуляция, обычно называемая просто коагуляцией, широко используется в очистке сточных вод текстильных предприятий для удаления красителей. Зачастую коагуляция позволяет удалить красители и соответствовать стандартам, установленным законом или конвенцией. Технология проста, и на рынке представлен широкий ассортимент продуктов для достижения этой цели. Методы коагуляции полезны для снижения количества красителя в текстильных отходах, но они удаляют лишь часть красителя и снижают ХПК (химическое, грязевое, запаховое, сбрасываемое значение).
Существует как минимум три основные проблемы, связанные с коагуляцией. Во-первых, этот процесс может быть дорогостоящим. Пользователь платит за химикаты, единственная цель которых — утилизация. Полученные твердые вещества добавляются к твердым отходам текстильной фабрики или на муниципальные очистные сооружения. Во-вторых, высокорастворимые в воде красители устойчивы к коагуляции и могут потребовать большего количества коагулянта для достижения приемлемого удаления красителя из сточных вод. Естественно, это увеличивает затраты и нагрузку на управление твердыми отходами и иногда может оказывать пагубное воздействие на окисление аммиака до нитрита и нитрата (нитрификация) на биологической очистной станции.
В-третьих, образование твердых отходов требует добавления подходящего метода удаления и утилизации коагулированных остатков красителей к другим твердым отходам, образующимся в процессе крашения и отделки текстиля. Все чаще природоохранные органы испытывают давление с целью сокращения объема твердых отходов, и любой процесс, увеличивающий этот объем, создает дополнительные проблемы для менеджера по охране окружающей среды текстильной фабрики. В обзорной статье Хоу и др., опубликованной в выпуске 5 за 1999 год, обсуждался широкий спектр методов удаления красителей, включая коагуляцию. Как уже упоминалось, коагуляция часто используется в сочетании с другими процессами, поскольку она не может полностью удалить определенные классы красителей. Например, коагуляцию можно комбинировать с окислением с использованием реагента Фентона или с предварительной обработкой озоном.
В течение последнего десятилетия исследования по применению коагуляции для удаления красителей неустанно продолжаются.
Гао и его коллеги оценили композит из полимера силиката алюминия в качестве коагулянта для очистки воды. В зависимости от метода производства композита, результаты коагуляции были лучше, но стабильность при длительном хранении была ниже. Санги и Бхаттачарья использовали смесь порошка активированного угля и бентонитовой глины, а также полиалюминиевого хлорида (ПАЛХ), в качестве коагулянта для обесцвечивания растворов красителей прямого, легкого и основного действия. ПАЛХ не только усиливал обесцвечивание, но и образовывал быстро оседающий осадок, который можно было использовать для дальнейшего обесцвечивания.
Ким и Пак сравнили удаление дисперсных и реактивных красителей с помощью химической коагуляции и окисления по Фентону . Их работа показала, что дисперсные красители легче обесцвечиваются, чем реактивные, из-за их более низкой растворимости и более низкого отношения растворенного химического потребления кислорода (SCOD) к общему химическому потреблению кислорода (TCOD). Реактивные красители, с другой стороны, обладают высокой растворимостью и более устойчивы к удалению из раствора. И наоборот, они более подвержены деградации методами окисления.
Исследование удаления реактивных красителей из синтетических сточных вод путем сочетания коагуляции Al(III) с адсорбцией на углероде.
Использовались красители CI Reactive Red 45 и CI Reactive Green 8. Комбинированная обработка привела к почти полному удалению обоих красителей из растворов. Дополнительным преимуществом стало минимальное образование осадка, что снизило первоначальные затраты и затраты на удаление твердых отходов. Гао и Юэ оценили эффективность коагуляции ряда полиалюминиевых силикатных хлоридов (ПАХС) с различными соотношениями OH/Al и OH.Al/Si. Они были получены методами сополимеризации и композитного синтеза. Результаты сравнивались с полиалюминиевым хлоридом (ПАХ) . ПАХС, полученные методом сополимеризации, показали наилучшие результаты коагуляции и наименьшее количество остаточного алюминия в сточных водах. В другом отчете той же группы основное внимание уделялось распределению частиц и дзета-потенциалу ПАХС и их влиянию на эффективность коагуляции. Две другие статьи команды Гао посвящены соединениям алюминия, образующимся различными методами.
Ли и Чой<sup>13</sup> оценили комбинацию адсорбции и коагуляции при удалении двух реактивных красителей: оранжевого<sup>16</sup> и черного<sup>5</sup>. В качестве адсорбированного активированного угля использовался кокосовый порошок, а в качестве коагулянта — хлорид алюминия. Коагуляция после адсорбции оказалась более эффективной, чем обратная. Они пришли к выводу, что комбинированный процесс может уменьшить количество коагуляции и адсорбции, тем самым уменьшая образование осадка. Го и др.<sup>14</sup> удалили цвет потока реактивного красителя высокой концентрации, используя комбинацию полимерного флокулянта и неорганического коагулянта. В модели использовались четыре реактивных красителя: черный<sup>5</sup>, синий<sup>2</sup>, красный<sup>2</sup> и желтый<sup>2</sup>. Полимер был синтезирован из циануанидина и формальдегида и применялся либо с квасцами, либо с солью железа. Сама по себе соль металла оказалась неэффективной, но при добавлении полимера комбинированная обработка позволила добиться эффективности удаления красителя до 60%.
Ли и др.<sup>15</sup> оценили микрофильтрационную мембрану из полых волокон, погруженную в комбинацию коагуляции и адсорбции с использованием активированного угля, для удаления реактивных красителей Orange<sup>16</sup> и Black<sup>5</sup>. В идеальных условиях им удалось удалить 99% Black<sup>5</sup> и 80% Orange<sup>16</sup>. Комбинированный процесс был оценен как значительно превосходящий отдельные процессы по удалению обоих цветов. Они пришли к выводу, что этот процесс снижает использование коагулянтов и адсорбентов. Петцойд и Шварц<sup>16</sup> изучили обесцвечивание путем флокуляции двух типов осадка и чистых красителей с использованием полиэлектролитных комплексов и полиповерхностно-активных комплексов. Исследованные красители включали Acid Yellow<sup>3</sup> и Acid Blue<sup>74</sup>.
Они пришли к выводу, что новые агрегаты , образующие частицы , можно «сконструировать» таким образом, чтобы они полностью удаляли краситель в широком диапазоне концентраций. Сарасо и др.<sup>17</sup> продолжили исследование, проведя обработку промышленных сточных вод озоном с использованием Ca(OH)2 для удаления всех остаточных соединений после применения озона. Однако после стадии коагуляции образовались анилин и хлоранилин, возможно, из-за сильной щелочной среды.
Короче говоря, использование только коагуляции минеральными солями, вероятно, продолжится. Однако, учитывая ограничения на утилизацию осадка и количество этих веществ, необходимых для удаления высокорастворимых красителей, использование уникальных многоэлектролитных или различных коагуляционных составов с применением окислительных и физико-химических методов представляется неизбежным, по крайней мере, в тех странах или в США, где действуют строгие экологические стандарты и необходимо применять соответствующие методы обработки.