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印刷油墨废水（PIW）因含重金属、VOCs 等危害大，传统处理低效。研究人员开展 PFS 和 PAC 混凝剂联合活性炭吸附及纤维素微滤的混合处理研究，发现 PAC 效果更优，可高效去除 COD、BOD?等，为工业应用提供新路径。
印刷油墨在包装、出版等领域应用广泛，但其生产和清洗过程中产生的废水（PIW）却成为棘手的环境难题。这类废水含有重金属（如铅、镉、铬）、挥发性有机化合物（VOCs）、树脂、合成染料等复杂污染物，不仅会通过饮用水源和农田进入食物链，威胁人类肝肾健康甚至诱发癌症，还会破坏水生生态系统，抑制微生物平衡。传统的废水处理工艺如生物处理、离子交换等，对 PIW 中高浓度的有机污染物和色度去除效果有限，难以满足环保要求。因此，开发高效、可持续的 PIW 处理技术迫在眉睫。
为解决这一难题，来自巴基斯坦某研究机构的研究人员开展了一项创新性研究，相关成果发表在《Cleaner Water》。他们提出一种混合处理系统，将混凝与吸附工艺相结合，旨在有效去除实际工业废水中的污染物。
研究人员采用的主要关键技术方法包括：一是混凝实验，使用 30mL 的聚铁硫酸（PFS）和聚氯化铝（PAC）作为预处理剂，在 pH 6.5 条件下进行混凝，该 pH 值可通过维持混凝剂的稳定性和反应性实现最佳混凝效率；二是吸附过程，在混凝后加入粉末活性炭（AC）进行吸附；三是纤维素微滤步骤，通过 2.5μm 的纤维素膜过滤处理后的废水。此外，研究采用单因素实验（OFAT）方法，考察了不同沉降时间（60、90、120、150 分钟）对处理效果的影响。
4.1 混凝剂剂量的影响
研究对比了 PAC 和 PFS 作为混凝剂处理水基印刷油墨废水的效果。在 500mL 废水样品中加入 30mL 每种混凝剂后，让混合物在不同时间间隔（60、90、120 和 150 分钟）沉降。结果显示，在 150 分钟时，PFS 对 COD、BOD?、TOC 的去除率分别为 56%、42%、47%，对 TSS 和 TDS 的去除率分别为 33% 和 25%；而 PAC 的去除率则从 60 分钟到 150 分钟逐渐提高，COD 从 46% 提高到 74%，BOD?从 39% 提高到 68%，TOC 从 51% 提高到 71%，TSS 从 60% 提高到 79%，TDS 从 41% 提高到 65%。由此可见，PAC 比 PFS 更适合处理印刷油墨废水（PIW），其降低 zeta 电位和使胶体颗粒失稳的能力有助于提高污染物的去除率。
4.2 混凝 - 吸附 - 过滤混合工艺
在油墨废水的组合处理中，首先用聚氯化铝和聚铁氯化铝进行混凝，然后用粉末活性炭进行吸附，最后通过 100% 纤维素微滤过滤废水样品以获得处理后的样品。结果表明，在 150 分钟时，PAC 与粉末活性炭混凝后，目标污染物的去除效率为 COD 和 TSS 去除 99%，BOD?、TDS、TOC 的去除率分别为 98%、94%、97%。而 PFS 与粉末活性炭混凝，在 150 分钟时，BOD?、COD、TOC、TDS、TSS 的去除效率分别为 89%、92%、90%、80%、93%。该研究表明，混凝、吸附和微滤的组合工艺对印刷油墨废水的完全去除非常有效，说明这些工艺之间的协同相互作用是实现最佳结果的关键。
4.3 工艺比较
为了便于比较，前面章节中所述的混凝剂性能比较已绘制在图 8 中，而本研究中 PFS 和 PAC 结合混凝、吸附和微滤的组合工艺的初始和最终污染物水平在图 9 中进行了比较。从图中可以清晰看出 PAC 在各项指标去除上的优势。
4.4 最佳 pH 值
本研究选择 pH 6.5 作为使用聚氯化铝（PAC）和聚铁硫酸（PFS）进行混凝的 pH 值，这是基于已建立的混凝化学，并得到了许多实证研究的支持。在这个 pH 值下，两种混凝剂都会生成有效的水解产物（Al (OH)?和 Fe (OH)?），促进电荷中和和絮凝物形成。该 pH 值还避免了金属氢氧化物的过度溶解，确保了稳定的污泥特性和工业废水中胶体、染料和有机物的有效去除。
4.5 工艺机制
PAC 溶解于水时会形成氢氧化铝（Al (OH)?）和铝离子（Al3?），它们进一步与水反应生成带正电的水解铝物种，中和颗粒和有机物的负电荷，使其聚集成更大的絮体。氢氧化铝絮体具有高表面积，可吸附有助于化学需氧量（COD）的有机化合物，从而将其从水中去除。聚铁硫酸（PFS）提供 Fe3?离子，使悬浮颗粒、胶体和溶解的有机物失稳，这些物质有助于 COD、BOD?和 TOC。这种失稳中和了表面电荷并产生桥接效应，使这些颗粒聚集成更大的絮体。活性炭由于其大表面积和多孔结构，在水处理中非常有效，能够吸附多种污染物，包括 COD、BOD?、TOC、TDS 和 TSS。
4.6 以往研究
文献综述确定了处理印刷油墨废水的各种先进方法。例如，有研究比较了混凝、Fenton 和光 Fenton 工艺单独和组合处理包装和印刷油墨废水的效果，发现 FeCl?是最有效的混凝剂，与 Fenton 还原结合可满足废水排放标准；还有研究探讨了混凝和 Fenton 工艺联合处理水基印刷油墨废水的效果，在优化条件下实现了高 COD 和颜色去除率；另有研究调查了电凝（EC）处理实际印刷油墨废水的效果，在各种操作条件下实现了较高的 COD 和颜色去除率。
4.7 实际应用和未来研究前景
这项研究的结果表明，混凝 - 吸附工艺可以作为处理实际工业废水（尤其是印刷油墨和相关化学行业废水）的可行和有效策略。从可扩展性的角度来看，使用现成的混凝剂（PAC 和 PFS）和商业粉末活性炭可以实现具有成本效益的部署。对于未来的研究，应特别注意评估吸附材料的可重复使用性和再生潜力以及从废水中回收油墨。还应开发中试规模的连续流装置，以评估工业流动条件下的操作可行性、水力稳定性和污泥管理。
研究结论与讨论
本研究成功开发了一种结合混凝、活性炭吸附和纤维素微滤的混合处理系统，为印刷油墨废水处理提供了新的解决方案。实验表明，PAC 作为混凝剂的效果显著优于 PFS，在 150 分钟沉降后，结合活性炭吸附和微滤，可实现 COD、TSS 去除率达 99%，BOD?、TOC、TDS 去除率分别为 98%、97%、94%。该工艺不仅高效去除污染物，还能减少膜污染，且无需大量污泥处理，具有环保和经济双重优势。
研究首次将 PFS 和 PAC 作为双混凝剂与活性炭吸附结合，系统研究了 TOC 等参数的去除效果，填补了该领域的研究空白。其成果为工业废水处理厂（ETP）的升级改造提供了技术依据，有助于推动印刷行业向绿色、循环经济转型，对实现清洁水和气候变化等可持续发展目标具有重要意义。未来，若能进一步优化吸附剂再生技术和开展中试研究，该工艺有望在全球范围内得到广泛应用，为解决工业废水污染难题开辟新路径。
