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印染废水是一种常见的工业废水。随着国民经济发展和人们生活水平的提高，印染行业产生的染料废水量和种类也越来越多。因此，有必要对印染废水处理技术进行深度研究。本文根据国内外对印染废水的治理现状以及印染废水自身的性质，进一步探究了化学混凝法及其相关工艺去除典型染料的技术，对缓解水资源危机和维持印染行业的可持续发展有重大的现实意义和经济效益。
本文制备了一种新生态型复合混凝剂聚硅酸铁锰（PSFM）以处理不同类型（直接染料、分散染料和活性染料）染料并与传统混凝剂作对比，并通过系列表征对 PSFM 的混凝机制进行研究。最后，将PSFM与膜技术相结合（预沉积）去除活性染料，着重解析了PSFM预沉积膜去除活性染料及其污染机制。研究的主要内容和结果如下：
为了提高混凝剂对染料废水的净化效率，利用硅酸钠、硫酸亚铁和高锰酸钾为原料合成了新型复配混凝剂聚硅酸铁锰（PSFM）。以分散蓝染液为模拟染料废水，找到了PSFM最佳成份复配比是Si：Fe：Mn摩尔比为5：5：1。此外，利用扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等高级表征手段对 PSFM 进行了表征以初步探索其混凝机理。通过SEM分析可知，PSFM主体部分呈现长链状，周围还分布类似于枝杈 短链，该结构能有效增强PSFM复配混凝剂的吸附架桥和网捕卷扫作用。红外光谱（FTIR）图显示PSFM具有Si-OH-Fe (Mn) 和Si-O-Fe (Mn) 等特征峰，说明在反应中铁、锰与硅酸发生了络合反应生成了新的共聚物，而不是原料的简单吸附混合。XRD图谱表明PSFM的主要晶型有聚硅酸铁锰、水合二氧化锰和羟基氧化铁。XPS图谱分析进一步证明了 PSFM 中含有新生态 MnO2、MnOOH、FeOOH 和Fe(OH)3等具有吸附助凝作用的化合物。
分别以直接大红、分散蓝和活性黄染液为处理对象进行混凝模拟试验，研究了碱度和浊度等因素对PSFM混凝去除染料性能影响，以确定PSFM的最佳使用条件。其次，对混凝过程中的混合液和絮体分别进行 Zeta 电位和絮体粒径在线监测，以进一步探索其混凝去除染料机理。实验结果表明，PSFM对直接大红和分散蓝染液具有较好的混凝净化效能，其色度和 TOC 去除率分别可达 99.2%、95.4%和98.5%、93.9%，效果优于聚硅酸铁（PSF）、Al2(SO4)3、FeCl3等常规混凝剂。PSFM对活性黄染液色度和TOC去除率最高分别可达56.3%和 51.3%。浊度对 PSFM 混凝效能无明显影响。在碱度分别为50mg·L-1、0 mg·L-1和75 mg·L-1时，PSFM对直接大红、分散蓝和活性黄净化效率分别达到最高。探索得PSFM混凝的主要机制为Fe+与Mn+水解产生的带正电的多核配合物和聚硅的桥联聚合，同时还包括新生态水合二氧化锰和羟基氧化铁的吸附助凝和氧化作用。
单一的混凝技术对活性染料净化效果仍有巨大提升空间，尝试将新生态型复合混凝剂PSFM与膜技术结合（预沉积）以去除活性染料。研究了PSFM的预沉积量和pH值对预沉积膜去除活性染料的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外（FTIR）、和 X 射线光电子能谱（XPS）等高级表征手段对PSFM絮体和预沉积膜进行了表征，以探讨PSFM预沉积膜去除活性染料的机理。同时，对预沉积膜的抗污染能力进行了测试，运用XDLVO理论对预沉积膜污染机制进行了解释。结果表明，pH值对PSFM絮体性质具有很大影响从而影响预沉积膜去除活性染料的效果。在pH为5时，PSFM形成的粒径较小且结构规整的絮体在PVDF膜表面形成的预沉积层很紧密，此条件下的预沉积膜对活性染料的去除率可达85.8%。在pH为11时，PSFM絮体在PVDF膜表面形成的预沉积层较为疏松，对活性染料去除率仅为10.9%。随着PSFM投加量的增加，预沉积层变厚，更多的活性染料分子被吸附截留，活性染料分子很难进一步迁移到膜表面和膜孔，从而对减缓膜污染具有一定的促进作用。通过XDLVO理论对预沉积膜污染解释发现，极性作用力（AB）对膜污染起到了主导控制作用， PSFM预沉积正式通过改变增加膜与污染物之间的极性作用力（AB），从而减轻膜污染。
本文制备了一种新生态型复合混凝剂聚硅酸铁锰（PSFM）以处理不同类型（直接染料、分散染料和活性染料）染料并与传统混凝剂作对比，并通过系列表征对 PSFM 的混凝机制进行研究。最后，将PSFM与膜技术相结合（预沉积）去除活性染料，着重解析了PSFM预沉积膜去除活性染料及其污染机制。研究的主要内容和结果如下：
为了提高混凝剂对染料废水的净化效率，利用硅酸钠、硫酸亚铁和高锰酸钾为原料合成了新型复配混凝剂聚硅酸铁锰（PSFM）。以分散蓝染液为模拟染料废水，找到了PSFM最佳成份复配比是Si：Fe：Mn摩尔比为5：5：1。此外，利用扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等高级表征手段对 PSFM 进行了表征以初步探索其混凝机理。通过SEM分析可知，PSFM主体部分呈现长链状，周围还分布类似于枝杈 短链，该结构能有效增强PSFM复配混凝剂的吸附架桥和网捕卷扫作用。红外光谱（FTIR）图显示PSFM具有Si-OH-Fe (Mn) 和Si-O-Fe (Mn) 等特征峰，说明在反应中铁、锰与硅酸发生了络合反应生成了新的共聚物，而不是原料的简单吸附混合。XRD图谱表明PSFM的主要晶型有聚硅酸铁锰、水合二氧化锰和羟基氧化铁。XPS图谱分析进一步证明了 PSFM 中含有新生态 MnO2、MnOOH、FeOOH 和Fe(OH)3等具有吸附助凝作用的化合物。
分别以直接大红、分散蓝和活性黄染液为处理对象进行混凝模拟试验，研究了碱度和浊度等因素对PSFM混凝去除染料性能影响，以确定PSFM的最佳使用条件。其次，对混凝过程中的混合液和絮体分别进行 Zeta 电位和絮体粒径在线监测，以进一步探索其混凝去除染料机理。实验结果表明，PSFM对直接大红和分散蓝染液具有较好的混凝净化效能，其色度和 TOC 去除率分别可达 99.2%、95.4%和98.5%、93.9%，效果优于聚硅酸铁（PSF）、Al2(SO4)3、FeCl3等常规混凝剂。PSFM对活性黄染液色度和TOC去除率最高分别可达56.3%和 51.3%。浊度对 PSFM 混凝效能无明显影响。在碱度分别为50mg·L-1、0 mg·L-1和75 mg·L-1时，PSFM对直接大红、分散蓝和活性黄净化效率分别达到最高。探索得PSFM混凝的主要机制为Fe+与Mn+水解产生的带正电的多核配合物和聚硅的桥联聚合，同时还包括新生态水合二氧化锰和羟基氧化铁的吸附助凝和氧化作用。
单一的混凝技术对活性染料净化效果仍有巨大提升空间，尝试将新生态型复合混凝剂PSFM与膜技术结合（预沉积）以去除活性染料。研究了PSFM的预沉积量和pH值对预沉积膜去除活性染料的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外（FTIR）、和 X 射线光电子能谱（XPS）等高级表征手段对PSFM絮体和预沉积膜进行了表征，以探讨PSFM预沉积膜去除活性染料的机理。同时，对预沉积膜的抗污染能力进行了测试，运用XDLVO理论对预沉积膜污染机制进行了解释。结果表明，pH值对PSFM絮体性质具有很大影响从而影响预沉积膜去除活性染料的效果。在pH为5时，PSFM形成的粒径较小且结构规整的絮体在PVDF膜表面形成的预沉积层很紧密，此条件下的预沉积膜对活性染料的去除率可达85.8%。在pH为11时，PSFM絮体在PVDF膜表面形成的预沉积层较为疏松，对活性染料去除率仅为10.9%。随着PSFM投加量的增加，预沉积层变厚，更多的活性染料分子被吸附截留，活性染料分子很难进一步迁移到膜表面和膜孔，从而对减缓膜污染具有一定的促进作用。通过XDLVO理论对预沉积膜污染解释发现，极性作用力（AB）对膜污染起到了主导控制作用， PSFM预沉积正式通过改变增加膜与污染物之间的极性作用力（AB），从而减轻膜污染。