魏群山副研究員團隊在《Chemical Engineering Journal》上發表最新研究成果

近日🫅🏼，我校沐鸣2官网魏群山副研究員團隊在混凝去除染料領域取得重要進展。相關成果以《染料結構對混凝除色效率的影響》（Effect of dye structure on color removal efficiency by coagulation）為題🚣🏽，發表於國際知名期刊《化學工程》（Chemical Engineering Journal）🧑🏻‍🎓。我校沐鸣2官网碩士畢業生Felix Mcyotto為第一作者，魏群山副副研究員為通訊作者。

混凝-絮凝工藝是一種可行的、適宜的紡織廢水處理技術🤱🏽。基於紡織廢水汙染成分復雜性🐼，混凝處理前必須確定廢水中染料的類型和結構。根據不同染料的化學結構和具體混凝機理，選擇合適混凝劑並優化混凝條件。現有研究中，有關染料結構如何影響紡織廢水脫色效率的研究有限。據此，我校環境沐鸣2魏群山副教授團隊開展了染料的化學結構與混凝除色效率的關系的研究。了解這種相互關系對於為不同的工業紡織廢水選擇合適的混凝劑，以及模擬針對具有相似或不同結構（生色團🪑、助色團）的各種染料的特定混凝劑的性能是非常寶貴的💁🏿‍♂️。

 本團隊研究了23種已知化學結構的染料與7種不同混凝劑的直接反應🐕‍🦺，揭示了染料結構對混凝性能的影響，並以某印染公司的實際廢水為例進行了驗證。

MgCl₂能有效地對含有偶氮生色團和助色團（–OH和–Cl）的分散染料廢水脫色。PAC對含酞菁和偶氮生色團及助色團（–SO₃Na🧜🏻、–Cl、–NH₂）的活性染料廢水具有較好的脫色效果。堿性染料帶正電荷，陽離子混凝劑通常表現出很低的去除效率💒。APAM為陰離子混凝劑，對堿性染料的去除效果優於陽離子混凝劑✍️🏋🏿。

圖1 不同混凝劑對所選染料的混凝效果

 染料分子在溶液中的狀態對混凝脫色效率有很大影響🛻◀️。如果染料結構中含有較少的親水基團或更多的極性基團👊🏼，則溶液是懸浮或膠狀的🤑👦🏽，便容易混凝和去除，如分散染料。如果染料結構中存在諸如-NH-、-NH₂和-SO₃H等帶電基團，它們會影響染料的電性能。這會影響混凝劑和染料之間的中和反應❎，進而影響混凝效果👓。

圖2 混凝沉澱絮體表征

 混凝法去除分散染料🧑🏽‍🎓、酸性染料、活性染料和堿性染料這四大類的最重要機理是電荷中和🎄、掃描絮凝和橋吸附。

圖3 混凝機理示意圖

 實驗結果表明🍽，染料結構與混凝脫色效率之間存在著內在聯系。同一混凝劑處理擁有相同或相似特性（如助色團🤷🏼‍♂️、電荷）的染料時，其除色效果非常接近🔅。因此🙋🏿‍♂️，本研究為染料在選擇最合適的混凝劑處理紡織廢水時的結構考慮提供了參考🪖。同時🏊‍♀️，需要對更廣泛的染料和新合成的混凝劑進行更多的研究⚡️，從而能夠開發出能根據染料結構輕松預測出用於脫色紡織廢水的合適混凝劑的模型。

 本研究開創了直接從染料分子及分子結構水平上明確地揭示了染料混凝機理的研究先河。該成果由國家自然科學面上基金支持！