印染廢水的治理是當(dāng)今環(huán)境方面亟待解決的問題之一, 其具有色度高、可生化性差、有機(jī)物含量高等特點(diǎn), 是工業(yè)廢水中較難處理的廢水之一.當(dāng)前國內(nèi)外采用高級(jí)氧化法、吸附法和膜分離技術(shù)對(duì)染料廢水處理進(jìn)行了廣泛研究, 以上技術(shù)對(duì)染料廢水處理均能達(dá)到一定效果, 但因工藝復(fù)雜和處理成本高, 其在實(shí)際應(yīng)用中并不多.在實(shí)際工程應(yīng)用中, 化學(xué)混凝法仍是應(yīng)用較為廣泛的處理技術(shù), 一般膜分離技術(shù)和氧化法都需與混凝法相結(jié)合才能對(duì)染料廢水達(dá)到較高的凈化率, 故開發(fā)新型復(fù)合混凝劑對(duì)于染料廢水處理具有重大意義.對(duì)于混凝法在染料廢水處理方面的應(yīng)用, 郭玥等對(duì)比了不同種類鋁系混凝劑對(duì)印染廢水的處理效果, 當(dāng)Al13達(dá)到最優(yōu)投加量80 mg·L-1時(shí), 其對(duì)染料廢水的SS、色度和COD去除率分別達(dá)到92.47%、88.49%和80.47%.羊小玉等制備的新型聚合氯化鋁鐵復(fù)配混凝劑對(duì)活性染料去除率可達(dá)90%以上.隋智慧等[8]用煤矸石和硫鐵礦燒渣作原料制備一種無機(jī)高分子混凝劑聚硅酸鋁鐵(PSAF), 其對(duì)印染廢水的色度和COD去除率分別可達(dá)88.6%和81.2%. Tang等將鐵錳金屬氧化物負(fù)載于顆�；钚蕴看呋�臭氧氧化去除染料, 與單獨(dú)臭氧相比, 染料廢水的TOC去除率提高了24.5%.李天舒等采用高錳酸鉀和硫酸亞鐵反應(yīng)制備鐵錳復(fù)合氧化物對(duì)活性黑有較強(qiáng)的吸附能力, 推測出鐵錳復(fù)合氧化物中豐富的表面羥基(Mn—OH、FeOOH官能團(tuán)等)在吸附過程中起到了重要作用.劉可等采用FeSO4和KMnO4反應(yīng)制備鐵錳氧化物, 比較了Fe2(SO4)3和FeSO4/KMnO4兩種混凝工藝的混凝效能, 結(jié)果表明, 在相同條件下, FeSO4/KMnO4的混凝效能比Fe2(SO4)3要好.但對(duì)于含鐵錳硅酸鹽復(fù)配混凝劑的制備及其去除染料的相關(guān)研究很少.鐵、錳元素大量存在于自然環(huán)境中, 其對(duì)環(huán)境中污染物的遷移和轉(zhuǎn)化具有十分重要的作用和意義.且錳所帶電荷可變性強(qiáng)、比表面積大并且具有很高的氧化還原活性.另外聚硅酸帶有負(fù)電荷, 可作為鋁鹽、鐵鹽等傳統(tǒng)無機(jī)混凝劑的輔助藥劑, 形成聚硅酸金屬鹽復(fù)合混凝劑.

　　因此, 本文利用硅酸鈉、硫酸亞鐵和高錳酸鉀為原料制備新生態(tài)型復(fù)配混凝劑聚硅酸鐵錳(polysilicate ferromanganese, PSFM), 以直接大紅、分散藍(lán)和活性黃染料廢水為處理對(duì)象進(jìn)行混凝模擬實(shí)驗(yàn), 探索了堿度和濁度等因素對(duì)PSFM混凝去除染料性能影響并與聚硅酸鐵(PSF)、Al2(SO4)3和FeCl3等常規(guī)混凝劑進(jìn)行對(duì)比研究, 利用掃描電子顯微鏡(SEM)和傅里葉紅外(FTIR)等高級(jí)表征手段對(duì)PSFM進(jìn)行了表征, 對(duì)混凝過程中的混合液和絮體進(jìn)行Zeta電位和絮體粒徑在線監(jiān)測, 初步探索PSFM混凝去除染料的機(jī)制, 以期為相關(guān)印染廢水的處理提供參考.

　　1 材料與方法1.1 實(shí)驗(yàn)材料

　　試劑：硅酸鈉、硫酸亞鐵、三氯化鐵、高錳酸鉀、硫酸鋁、高嶺土、硫酸、鹽酸、氫氧化鈉和碳酸氫鈉等化學(xué)試劑購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司, 均為分析純.直接大紅、分散藍(lán)和活性黃染料購自安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司, 分子式分別為C32H22N6Na2O6S2、C14H9Br N2O4和C21H17ClN8O7S2, 相對(duì)分子質(zhì)量分別為696.66、349.14和592.99, 其分子結(jié)構(gòu)式如圖 1.實(shí)驗(yàn)用水為去離子水.

　　圖 1

圖 1 直接大紅、分散藍(lán)和活性黃的結(jié)構(gòu)式

　　儀器：KQ-300DE型數(shù)控超聲波清洗器, 昆山市超聲儀器有限公司. MY3000-6F型六聯(lián)動(dòng)混凝攪拌儀, 武漢市梅宇儀器有限公司. CJB-S-10D型磁力攪拌器, 鄭州艾特儀器. DHG-9146A電熱恒溫干燥箱, 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司. AB104-N電子天平, 上海上平儀器有限公司.日立U-2910紫外分光光度計(jì), 昆山安富利化工有限公司. PHSJ-5型pH計(jì), 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司. ZS90型納米粒度及Zeta電位分析儀, 上海葵園電子科技有限公司. Motif AE31型光學(xué)顯微鏡, 麥克奧迪實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司.

　　1.2 實(shí)驗(yàn)方法1.2.1 PSFM的制備

　　(1)配置體積為400 mL、濃度為0.15 mol·L-1的Na2SiO3, 將其加入到一定量的體積分?jǐn)?shù)為25%硫酸溶液中至pH為3, 室溫下聚合30 min, 制得半成品聚硅酸(PS).

　　(2) 稱取0.06 mol的FeSO4·7H2O加入到體積為50 mL、體積分?jǐn)?shù)為5%的稀硫酸溶液中直至溶解.

　　(3) 按照鐵錳摩爾比為5:1稱取0.012 mmoL的KMnO4固體, 備用.

　　(4) 將步驟(2)所得試劑與一定體積的PS迅速混合.

　　(5) 將步驟(3)稱取的藥品加入到步驟(4)所得溶液中, 保持200 r·min-1轉(zhuǎn)速攪拌直至完全溶解并陳化24 h, 即得聚硅酸鐵錳(PSFM)復(fù)配混凝劑.

　　1.2.2 聚硅酸鐵(PSF)的制備

　　(1) 配置體積為400 mL、濃度為0.15 mol·L-1的Na2SiO3, 將其加入到一定量的體積分?jǐn)?shù)為25%硫酸溶液中至pH為3, 室溫下聚合30 min, 制得半成品聚硅酸(PS).

　　(2) 稱取0.06 mol的FeCl3溶解在50 mL去離子水中.

　　(3) 將步驟(2)稱取的藥品加入到步驟(1)所得溶液中, 保持200 r·min-1轉(zhuǎn)速攪拌并陳化24 h, 即得聚硅酸鐵(PSF)混凝劑.

　　1.2.3 模擬水樣

　　分別取0.5 g直接大紅、分散艷藍(lán)和活性黃染料于1 000 mL容量瓶中, 定容至刻度線, 即得500 mg·L-1的染料儲(chǔ)備液, 備用.使用時(shí), 將儲(chǔ)備液分別稀釋10倍于500 mL燒杯中, 即得50 mg·L-1的染料廢水.用NaHCO3儲(chǔ)備液調(diào)節(jié)染液堿度(以CaCO3計(jì)), 單位為mg·L-1.只有在2.3節(jié)中研究濁度對(duì)PSFM去除染料影響的實(shí)驗(yàn)中, 向模擬染料廢水中加入高嶺土懸浮液以模擬實(shí)際水體中的懸浮顆粒物, 其它實(shí)驗(yàn)過程均沒有高嶺土懸浮液的引入.

　　1.2.4 混凝實(shí)驗(yàn)

　　采用標(biāo)準(zhǔn)燒杯攪拌實(shí)驗(yàn), 所有樣品均設(shè)3組平行.實(shí)驗(yàn)混凝條件為：200 r·min-1快速攪拌30 s, 40 r·min-1慢速攪拌10 min, 靜置30 min.混凝結(jié)束后, 在距液面2 cm處取上清液進(jìn)行分析測定, 計(jì)算染料去除率. PSFM與聚硅酸鐵(PSF)的投加量以其中的Fe元素濃度計(jì)量, Al2(SO4)3和FeCl3的投加量分別以Al元素和Fe元素的濃度計(jì)量.

　　1.2.5 絮體監(jiān)測

　　應(yīng)用Mastersizer 2000激光粒度儀對(duì)混凝過程中形成的絮體在線監(jiān)測, 監(jiān)測過程中, 水樣呈循環(huán)狀態(tài).置于激光粒度儀樣品池后端的蠕動(dòng)泵作為循環(huán)的驅(qū)動(dòng)力, 將絮體引入樣品池進(jìn)行測定, 固定并限制蠕動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速以進(jìn)一步降低絮體破碎的影響, 連接各端的管路的內(nèi)徑約為5.0 mm.本研究主要監(jiān)測絮體生長達(dá)到平衡后的粒徑, 以D50(μm)代表絮體的平均粒徑.

　　2 結(jié)果與討論2.1 PSFM的表征

　　為了對(duì)PSFM復(fù)配混凝劑表面形貌和結(jié)構(gòu)的研究, 將其置于-60℃冷凍干燥器中冷凍干燥48 h并用研缽研磨, 得固體粉末狀PSFM復(fù)配混凝劑. 圖 2分別為PSFM復(fù)配混凝劑放大1×103倍、2×103倍和1×104倍后的掃描電鏡圖, 從圖 2(a)和2(b)可以看出, PSFM中有大量塊狀晶體存在, 同時(shí)大塊晶體周圍分布著無數(shù)細(xì)小顆粒.從圖 2(c)發(fā)現(xiàn), 該混凝劑主體部分呈現(xiàn)長鏈狀, 周圍還分布類似于枝杈短鏈, 該結(jié)構(gòu)能有效增強(qiáng)PSFM復(fù)配混凝劑的橋聯(lián)聚合和網(wǎng)捕卷掃作用.這是因?yàn)楣杷崦撍�縮合形成長長的主鏈, 向聚硅酸中引入鐵、錳金屬離子后, 鐵、錳金屬離子及它們的聚合離子被吸附、螯合或發(fā)生Si—O—Fe(Mn)配位鍵等作用, 使其結(jié)構(gòu)發(fā)生如此變化.該長鏈周圍還有部分小顆粒狀物質(zhì)存在, 這部分顆粒狀物質(zhì)可能是鐵錳復(fù)合物團(tuán)聚所致.

　　圖 2

(a)1×103倍;(b)2×103倍;(c)1×104倍圖 2 PSFM的表面掃描電鏡圖 FM

　　圖 3為PSFM的紅外光譜(FTIR)圖, 469 cm-1處是FeOOH的吸收峰[20], 602 cm-1處是Si—OH—Fe、Si—OH—Mn的彎曲振動(dòng), 1 039 cm-1為Si—O—Fe、Si—O—Mn的彎曲振動(dòng)峰[21], 1 172 cm-1為Fe—O、Mn—O的伸縮振動(dòng)[22], 1 635 cm-1是氫氧化鐵中羥基的彎曲振動(dòng)峰[23, 24], 3 432 cm-1附近是由絮凝劑中的—OH以及吸附的水分子和配位水分子產(chǎn)生的—OH伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的吸收峰[25].以上分析表明Fe離子和Mn離子與Si通過—O—或—OH形成高聚化合物, 其將聚硅和鐵、錳金屬離子及其水解聚合物的優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起, 同時(shí)具有聚硅的橋聯(lián)聚合性能和羥鐵、錳基多核配合物的吸附性能.進(jìn)一步說明在反應(yīng)中鐵、錳與硅酸發(fā)生了絡(luò)合反應(yīng)生成新的共聚物, 而不是原料的簡單吸附混合.此外, 由于Fe、Mn離子的橋聯(lián)能力比Si離子較弱, 故它位于鏈末端時(shí)對(duì)橋聯(lián)速度有一定的抑制作用, 增強(qiáng)混凝劑的穩(wěn)定性[26].

　　圖 3

圖 3 PSFM的紅外光譜圖

　　圖 4是聚硅酸鐵錳復(fù)配混凝劑的XRD圖.與PDF標(biāo)準(zhǔn)卡片對(duì)比可知聚硅酸鐵錳復(fù)配混凝劑中物相主要有聚硅酸鐵錳、水合二氧化錳和羥基氧化鐵等聚合物, 說明PSFM制備過程中, 并不只是鐵、錳和硅酸的一個(gè)聚合反應(yīng), 還包括水合二氧化錳和羥基氧化鐵等具有吸附助凝作用的聚合物生成, 對(duì)混凝過程起到了強(qiáng)化混凝效果, 這與紅外分析結(jié)果相一致.

　　圖 4

圖 4 PSFM的XRD圖譜

　　2.2 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

　　分別以直接大紅、分散藍(lán)和活性黃溶液為模擬染料廢水, 將新型復(fù)合混凝劑PSFM與聚硅酸鐵(PSF)、Al2(SO4)3和FeCl3混凝效果進(jìn)行對(duì)比研究, 結(jié)果如圖 5.在低投加量0.2 mmol·L-1時(shí), PSFM對(duì)直接大紅脫色率可達(dá)98.9%, 其混凝效率與聚硅酸鐵的混凝效率相近, 但明顯優(yōu)于Al2(SO4)3和FeCl3等常規(guī)混凝劑.在PSFM投加量為0.4 mmol·L-1時(shí), 其對(duì)分散藍(lán)脫色率可達(dá)95.4%, 混凝效率明顯高于其他3種常規(guī)混凝劑.在混凝過程中還發(fā)現(xiàn), PSFM混凝所形成的絮狀物沉降速度快, 沉降性能較好.在投加量為0.2 mmol·L-1時(shí), PSFM對(duì)活性黃脫色率為55.5%, 與FeCl3對(duì)活性黃的混凝效率相近, 但都低于聚硅酸鐵(PSF)的58.9%.

　　圖 5

圖 5 3種染料在不同混凝劑作用下的凈化效率

　　相比于聚硅酸鐵(PSF)、Al2(SO4)3和FeCl3等常規(guī)混凝劑, PSFM對(duì)直接大紅和分散藍(lán)具有較高的混凝效能, 尤其針對(duì)分散類染料的處理, PSFM具有明顯的優(yōu)越性. PSFM對(duì)直接大紅、分散藍(lán)和活性黃的凈化效率依次為直接大紅>分散藍(lán)>活性黃, 說明PSFM適用于直接染料和分散染料的混凝去除.在投加量為0.2 mmol·L-1、調(diào)節(jié)染液pH=8時(shí), 4種混凝劑對(duì)活性黃的混凝效能依次為：PSF (58.9%)>FeCl3(55.5%)=PSFM(55.5%)>Al2(SO4)3(12.1%).故相比于傳統(tǒng)混凝劑, PSFM對(duì)活性染料的凈化效率沒有明顯的優(yōu)越性.從4種混凝劑分別對(duì)直接染料、分散染料和活性染料來看, 混凝法對(duì)直接染料和分散染料的凈化效率明顯高于活性染料.因?yàn)橹苯哟蠹t和分散染料的結(jié)構(gòu)式具有對(duì)稱性且溶解性差, 實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn), 活性黃的溶解性高于直接大紅和分散染料的溶解性, 混凝劑水解形成的帶正電荷的礬花膠體不足以克服活性染料分子間的靜電斥力, 從而無法使活性染料分子形成緊密聚集態(tài).由于研究的處理對(duì)象為單一的染料廢水, 染料的脫色率與TOC去除率具有相關(guān)性, 故PSFM、PSF、Al2(SO4)3和FeCl3對(duì)染料廢水TOC去除率的分析結(jié)果與脫色率的分析結(jié)果基本一致.具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　2.3 堿度和濁度對(duì)PSFM混凝去除染料影響

　　堿度對(duì)PSFM復(fù)配混凝劑混凝脫色效果影響如圖 6. PSFM混凝過程中, 直接大紅對(duì)堿度適應(yīng)性范圍最廣, 堿度控制在一定范圍內(nèi)(0~75 mg·L-1)時(shí), 直接大紅脫色率較高都在97%以上, 在堿度為50 mg·L-1時(shí), 脫色率和TOC去除率最大分別達(dá)99.2%和99.6%.堿度在一定范圍內(nèi)(0~25 mg·L-1)時(shí), 分散藍(lán)保持較高的脫色率, 在堿度為0 mg·L-1時(shí), 其脫色率和TOC去除率最大分別為90.3%和82.3%.而活性黃的凈化效率隨著堿度的增大先上升后下降, 在堿度為75 mg·L-1時(shí), 色度和TOC去除率最高分別可達(dá)55.2%和50.2%.

　　圖 6

圖 6 堿度對(duì)PSFM混凝效果影響

　　在低堿度條件下, 染料廢水中的OH-濃度較低, 幾乎不會(huì)和陰離子直接大紅和分散藍(lán)染料分子間存在競爭吸附, 從而為PSFM吸附直接大紅和分散藍(lán)染料分子提供更多的吸附位點(diǎn).此時(shí), 帶正電荷的礬花膠體和鐵錳復(fù)合物的靜電吸附以及聚硅的橋聯(lián)聚合協(xié)同作用, 大大提高了有機(jī)物去除率.在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn), 堿度為50 mg·L-1時(shí), 直接大紅產(chǎn)生的絮狀顆粒物沉降速度快, 沉降時(shí)間在20 min時(shí), 上清液基本清澈.而其他堿度條件下的混凝過程在沉降30 min后上清液才基本清晰, 故堿度在50 mg·L-1左右時(shí), PSFM對(duì)直接大紅取得最佳混凝效果.

　　高堿性條件下, 混凝劑的水解產(chǎn)物一般為大分子高聚體產(chǎn)物[27], 對(duì)直接大紅、分散藍(lán)和活性黃染料分子的橋聯(lián)吸附和網(wǎng)捕卷掃作用可能為混凝過程的主要機(jī)制, 溶液中的OH-和染料分子間存在競爭吸附關(guān)系, 削弱正電荷的礬花膠體對(duì)染料的吸附能力, 導(dǎo)致染料的去除效果降低.混凝前后溶液pH值隨堿度變化如圖 6, 由于HCO3-的水解(產(chǎn)生OH-)程度大于電離(產(chǎn)生H+)程度, 其水溶液呈弱堿性.隨堿度增大, 溶液pH值都逐漸增大, 但兩者并不呈線性關(guān)系, 堿度在0~75 mg·L-1之間時(shí), 3種溶液pH值均在6~8.5左右, 由于混凝劑顯酸性, 發(fā)生酸堿中和反應(yīng), 故混凝后溶液pH值有所降低.在堿度分別為50、0和75 mg·L-1時(shí), 直接大紅、分散藍(lán)和活性黃染料溶液的pH值分別在8.5、6.5和8.2左右, 此時(shí)混凝劑分別發(fā)揮最佳的橋聯(lián)聚合和靜電吸附協(xié)同作用, 染料廢水凈化效率分別達(dá)到最高.

　　以高嶺土懸濁液模擬染料廢水濁度, 向染料溶液中加入一定的高嶺土懸濁液, 得不同濁度染料廢水, 考察濁度對(duì)PSFM混凝凈化不同染料廢水的效果, 結(jié)果如圖 7.不同濁度條件下, 直接大紅、分散藍(lán)和活性黃脫色率和TOC去除率相差不大.活性黃染料去除率先隨濁度增加而略有上升趨勢(shì), 在濁度達(dá)到60 NTU后又略有下降趨勢(shì), 總體而言, 活性黃染料廢水凈化效率受濁度影響較小.從圖 7明顯看出, PSFM對(duì)直接大紅、分散藍(lán)和活性黃的凈化效率依次為直接大紅>分散藍(lán)>活性黃, 與2.2節(jié)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果保持一致.

　　圖 7

圖 7 濁度對(duì)PSFM混凝效果影響

　　理論上講, 高嶺土懸浮顆粒與染料分子之間存在競爭吸附, 從而降低混凝效果, 但最終的結(jié)果顯示, 濁度對(duì)混凝效果無明顯影響.可能在混凝之前存在高嶺土懸浮顆粒通過范德華力或氫鍵作用吸附部分染料分子, 混凝過程中, 在去除懸浮顆粒的同時(shí)去除了部分染料分子.

　　2.4 混凝前后Zate電位分析

　　圖 8分別為直接大紅、分散藍(lán)和活性黃這3種染料廢水在不同PSFM投加量下的Zeta電位, 每個(gè)Zeta電位點(diǎn)都重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次, 最后取平均值.直接大紅、分散藍(lán)和活性黃原始溶液Zeta電位分別為-41.8、-32.7和-12.9 mV.隨著PSFM投加量的增大, 直接大紅、分散藍(lán)和活性黃溶液Zeta電位均不斷上升, 而活性黃溶液在PSFM投加量為0.2 mmol·L-1時(shí), 其Zeta電位幾乎達(dá)到最高值.可能是因?yàn)殡S著投量的增大, PSFM的靜電吸附能力得到了更充分地發(fā)揮. PSFM投加量分別為0.45、0.35和0.1 mmol·L-1時(shí), 直接大紅、分散藍(lán)和活性黃溶液Zeta電位接近0 mV, 此時(shí)靜電吸附能力最強(qiáng).由圖 5可知, 在PSFM投加量分別為0.2、0.3和0.1 mmol·L-1時(shí), 直接大紅、分散藍(lán)和活性黃溶液的凈化效率最高, 而此時(shí)的靜電吸附作用并不是最強(qiáng), 這就表明僅僅依靠電中和機(jī)制是無法完全解釋PSFM混凝作用過程的. PSFM在合適的投加量下通過對(duì)染料的靜電吸附、橋聯(lián)聚合和鐵錳復(fù)合物的吸附助凝等綜合作用得到最佳的混凝效果.

　　圖 8

圖 8 3種染液在不同PSFM投加量下的Zeta電位

　　2.5 不同混凝條件下絮體粒徑

　　由圖 9可以看出, 對(duì)于直接大紅和分散藍(lán)的處理, PSFM混凝劑平衡時(shí)所形成的絮體粒徑遠(yuǎn)大于其它3種混凝劑. PSFM、PSF、Al2(SO4)3和FeCl3這4種混凝劑分別處理直接大紅和分散藍(lán)時(shí), 形成的絮體平衡時(shí)粒徑分別可達(dá)620、420、400、230 μm和240、200、180、145 μm.分析原因在于以靜電吸附為主要作用機(jī)制的傳統(tǒng)混凝劑難以克服溶解性差、表面帶有大量負(fù)電荷的大顆粒直接染料和分散染料, 而PSFM除了傳統(tǒng)的混凝機(jī)制外, 鐵錳復(fù)合物的吸附助凝協(xié)同作用使得染料分子進(jìn)一步接觸絮凝形成更大粒徑的絮狀物, 快速形成肉眼可見的絮體.以溶解性較好的活性黃為目標(biāo)污染物時(shí), PSFM混凝所形成的絮體平衡粒徑為80 μm, 而FeCl3混凝所形成的絮體平衡粒徑為160 μm.對(duì)于活性黃的處理, PSFM中的Fe+水解產(chǎn)生的帶正電的多核配合物、鐵錳復(fù)合物的吸附助凝和聚硅的橋聯(lián)吸附協(xié)同作用不足以克服活性黃染料分子之間的靜電斥力, 反而單獨(dú)的FeCl3水解產(chǎn)生的帶正電的多核配合物的靜電吸附作用更易使小分子活性黃染料凝聚成大顆粒.

　　圖 9

圖 9 3種染液在不同混凝劑作用下形成的絮體粒徑變化

 　　3 結(jié)論

　　(1) 首次以硅酸鈉、硫酸亞鐵和高錳酸鉀為原料合成了新型復(fù)配混凝劑聚硅酸鐵錳(PSFM), 其對(duì)直接大紅和分散藍(lán)溶液具有較好的混凝凈化效能, 色度和TOC去除率分別可達(dá)99.2%、95.4%和98.5%、93.8%, 效果優(yōu)于聚硅酸鐵(PSF)、Al2(SO4)3和FeCl3等常規(guī)混凝劑.在最佳投加量0.2 mmol·L-1時(shí), 4種混凝劑對(duì)活性黃的混凝效能依次為：PSF (58.9%)>FeCl3(55.5%)=PSFM(55.5%)>Al2(SO4)3(12.1%), 故相比于傳統(tǒng)混凝劑, PSFM僅對(duì)活性染料的凈化效率沒有明顯的優(yōu)越性, 內(nèi)在機(jī)制有待進(jìn)一步研究.

　　(2) 從4種混凝劑分別對(duì)直接染料、分散染料和活性染料來看, 混凝法對(duì)直接染料和分散染料的凈化效率明顯高于活性染料.直接大紅和分散染料的結(jié)構(gòu)式具有對(duì)稱性且溶解性差, 實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn), 活性黃的溶解性高于直接大紅和分散染料的溶解性, 帶正電的礬花膠體很難克服活性染料分子間的靜電斥力, 從而無法使活性染料分子形成緊密聚集態(tài).

　　(3) 濁度對(duì)PSFM混凝效能無明顯影響.在堿度分別為50、0和75 mg·L-1時(shí), PSFM對(duì)直接大紅、分散藍(lán)和活性黃溶液凈化效率分別達(dá)到最高.在最優(yōu)條件下, PSFM對(duì)三者的凈化效率依次為直接大紅>分散藍(lán)>活性黃.

　　(4) 通過SEM分析可知, PSFM主體部分呈現(xiàn)長鏈狀, 周圍還分布類似于枝杈短鏈, 該結(jié)構(gòu)能有效增強(qiáng)PSFM復(fù)配混凝劑的吸附架橋和網(wǎng)捕卷掃作用.紅外光譜(FTIR)圖顯示PSFM具有Si—OH—Fe (Mn)和Si—O—Fe (Mn)等特征峰, 說明在反應(yīng)中鐵、錳與硅酸發(fā)生了絡(luò)合反應(yīng)生成新的共聚物, 而不是原料的簡單吸附混合. XRD圖譜表明PSFM的主要晶型有聚硅酸鐵錳、水合二氧化錳和羥基氧化鐵.隨著PSFM投加量的增大, 3種染料溶液的Zeta電位開始都快速上升.探索得PSFM混凝主要機(jī)制為Fe+與Mn+水解產(chǎn)生的帶正電的多核配合物和聚硅的橋聯(lián)聚合, 同時(shí)還包括新生態(tài)水合二氧化錳和羥基氧化鐵的吸附助凝作用.(來源：環(huán)境科學(xué) 作者：唐立朋)