魏群山副研究员团队在《Chemical Engineering Journal》上发表最新研究成果

近日，我校环境科学与工程学院魏群山副研究员团队在混凝去除染料领域取得重要进展。相关成果以《染料结构对混凝除色效率的影响》（Effect of dye structure on color removal efficiency by coagulation）为题，发表于国际知名期刊《化学工程》（Chemical Engineering Journal）。我校环境科学与工程学院硕士毕业生Felix Mcyotto为第一作者，魏群山副副研究员为通讯作者。

混凝-絮凝工艺是一种可行的、适宜的纺织废水处理技术。基于纺织废水污染成分复杂性，混凝处理前必须确定废水中染料的类型和结构。根据不同染料的化学结构和具体混凝机理，选择合适混凝剂并优化混凝条件。现有研究中，有关染料结构如何影响纺织废水脱色效率的研究有限。据此，我校环境学院魏群山副教授团队开展了染料的化学结构与混凝除色效率的关系的研究。了解这种相互关系对于为不同的工业纺织废水选择合适的混凝剂，以及模拟针对具有相似或不同结构（生色团、助色团）的各种染料的特定混凝剂的性能是非常宝贵的。

 本团队研究了23种已知化学结构的染料与7种不同混凝剂的直接反应，揭示了染料结构对混凝性能的影响，并以某印染公司的实际废水为例进行了验证。

MgCl₂能有效地对含有偶氮生色团和助色团（–OH和–Cl）的分散染料废水脱色。PAC对含酞菁和偶氮生色团及助色团（–SO₃Na、–Cl、–NH₂）的活性染料废水具有较好的脱色效果。碱性染料带正电荷，阳离子混凝剂通常表现出很低的去除效率。APAM为阴离子混凝剂，对碱性染料的去除效果优于阳离子混凝剂。

图1 不同混凝剂对所选染料的混凝效果

 染料分子在溶液中的状态对混凝脱色效率有很大影响。如果染料结构中含有较少的亲水基团或更多的极性基团，则溶液是悬浮或胶状的，便容易混凝和去除，如分散染料。如果染料结构中存在诸如-NH-、-NH₂和-SO₃H等带电基团，它们会影响染料的电性能。这会影响混凝剂和染料之间的中和反应，进而影响混凝效果。

图2 混凝沉淀絮体表征

 混凝法去除分散染料、酸性染料、活性染料和碱性染料这四大类的最重要机理是电荷中和、扫描絮凝和桥吸附。

图3 混凝机理示意图

 实验结果表明，染料结构与混凝脱色效率之间存在着内在联系。同一混凝剂处理拥有相同或相似特性（如助色团、电荷）的染料时，其除色效果非常接近。因此，本研究为染料在选择最合适的混凝剂处理纺织废水时的结构考虑提供了参考。同时，需要对更广泛的染料和新合成的混凝剂进行更多的研究，从而能够开发出能根据染料结构轻松预测出用于脱色纺织废水的合适混凝剂的模型。

 本研究开创了直接从染料分子及分子结构水平上明确地揭示了染料混凝机理的研究先河。该成果由国家自然科学面上基金支持！