في العديد من محطات معالجة مياه الصرف الصناعية، غالبًا ما يواجه المشغلون مشكلة شائعة:
يتم تقليل COD بنجاح، ولكن اللون يظل مرئيًا في النفايات السائلة.
هذه الظاهرة شائعة بشكل خاص في مياه الصرف من صناعات النسيج والصباغة والطباعة والأصباغ. لفهم سبب حدوث ذلك - وكيف يمكن إزالة اللون بفعالية - من الضروري النظر إلى الطبيعة الكيميائية للون في مياه الصرف, بدلاً من التحلل البيولوجي وحده.
اللون في مياه الصرف الصناعية ناتج بشكل أساسي عن جزيئات الصبغة المذابة, وليس المواد الصلبة العالقة. تحتوي هذه الأصباغ على مجموعات كروموفورية, مثل:
روابط الآزو (–N=N–)
الحلقات العطرية
هياكل الروابط المزدوجة المترافقة
تم تصميم هذه الهياكل لامتصاص الضوء المرئي وأن تكون مستقرة كيميائيًا, وتقاوم الضوء والحرارة والانهيار البيولوجي.
الأهم من ذلك، تحمل غالبية الأصباغ الصناعية شحنة سالبة في الماء, مما يجعلها قابلة للذوبان بدرجة كبيرة ويصعب إزالتها.
تم تصميم أنظمة المعالجة البيولوجية لإزالة المادة العضوية القابلة للتحلل الحيوي, وليس الأصباغ المستقرة كيميائيًا.
تشمل القيود الرئيسية:
تم تصميم العديد من جزيئات الصبغة لمقاومة الهجوم الميكروبي، مما يسمح لها بالبقاء على قيد الحياة في المفاعلات البيولوجية دون تغيير تقريبًا.
على عكس المواد الصلبة العالقة، لا تستقر الأصباغ المذابة أو تطفو بشكل طبيعي، حتى بعد الأكسدة البيولوجية.
تتنافر جزيئات الصبغة المشحونة سلبًا مع بعضها البعض، وتبقى متفرقة في الماء وتحافظ على اللون المرئي.
نتيجة لذلك، حتى بعد المعالجة البيولوجية الفعالة، غالبًا ما يمر اللون عبر النظام دون معالجة.
في التطبيقات الصناعية، تم تصميم الأصباغ عن قصد للارتباط بالألياف. لتحقيق ذلك، يتم تصنيع العديد من الأصباغ على أنها:
أصباغ تفاعلية
أصباغ حمضية
أصباغ مباشرة
تتفكك أنواع الأصباغ هذه عادة في الماء وتشكل أنواع أنيونية, مما يعزز انجذاب الألياف ولكنه يزيد أيضًا من استقرار مياه الصرف.
هذه الشحنة السالبة هي السبب الجوهري وراء فشل طرق الاستقرار والترشيح والبيولوجية التقليدية في إزالة اللون.
لإزالة اللون بفعالية، يجب تدمير الاستقرار الكهربائي لجزيئات الصبغة.
يتم تحقيق ذلك من خلال إزالة اللون الكيميائي باستخدام البوليمرات الكاتيونية.
تُدخل عوامل إزالة اللون الكاتيونية مجموعات وظيفية مشحونة إيجابياً في مياه الصرف، والتي تجذب الأصباغ المشحونة سلبًا وتحيدها.
بمجرد تحييدها، تفقد جزيئات الصبغة قابلية الذوبان في الماء والاستقرار الهيكلي.
تشكل مركبات الصبغة - البوليمر المحايدة جزيئات غير قابلة للذوبان يمكن إزالتها من خلال الترسيب أو التعويم أو الترشيح.
تستهدف هذه العملية السبب الجذري للون, بدلاً من التعامل مع اللون كعرض ثانوي.
تعتمد فعالية عامل إزالة اللون في المقام الأول على كثافة الشحنة الكاتيونية, وليس على حجمه الجزيئي.
توفر كثافة الشحنة الأعلى تحييدًا أقوى
حركية تفاعل أسرع
جرعة كيميائية أقل
لهذا السبب، تُستخدم البوليمرات الكاتيونية ذات الوزن الجزيئي المنخفض إلى المتوسط والكثافة الشحنية العالية على نطاق واسع لإزالة لون مياه الصرف الصناعية.
يتم تطبيق إزالة اللون الكيميائي بشكل شائع في:
مياه الصرف من صباغة النسيج
نفايات تصنيع الأصباغ
مياه الصرف من الطباعة والأصباغ
تلميع الألوان بعد المعالجة البيولوجية
في العديد من الأنظمة، تُستخدم عوامل إزالة اللون مع المخثرات والمندفات غير العضوية لتحسين كفاءة المعالجة الإجمالية.
اللون في مياه الصرف الصناعية هو مشكلة استقرار كيميائي, وليست مشكلة بيولوجية.
طالما أن جزيئات الصبغة تظل مستقرة كهربائيًا ومذابة، فسوف يستمر اللون.
تتطلب إزالة اللون الفعالة تحييدًا كيميائيًا مستهدفًا, مما يجعل عوامل إزالة اللون الكاتيونية أداة أساسية للصناعات التي تواجه معايير تصريف أو إعادة استخدام صارمة.
