Perché la maggior parte del colore delle acque reflue industriali non può essere rimosso tramite trattamento biologico

In molti impianti di trattamento delle acque reflue industriali, gli operatori spesso incontrano un problema comune:
Il COD viene ridotto con successo, ma il colore rimane visibile nell'effluente.

Questo fenomeno è particolarmente comune nelle acque reflue tessili, di tintura, di stampa e di pigmenti. Per capire perché ciò accade e come il colore può essere rimosso efficacemente, è essenziale esaminare la natura chimica del colore nelle acque reflue, piuttosto che la sola degradazione biologica.

Cosa rende colorate le acque reflue industriali?

Il colore nelle acque reflue industriali è causato principalmente da molecole di colorante disciolte, non da solidi sospesi. Questi coloranti contengono gruppi cromofori, come:

• Legami azoici (–N=N–)

• Anelli aromatici

• Strutture a doppi legami coniugati

Queste strutture assorbono la luce visibile e sono progettate per essere chimicamente stabili, resistendo alla luce, al calore e alla degradazione biologica.

Cosa più importante, la maggior parte dei coloranti industriali porta una carica negativa in acqua, rendendoli altamente solubili e difficili da rimuovere.

Perché il trattamento biologico non può rimuovere il colore in modo efficace

I sistemi di trattamento biologico sono progettati per rimuovere materia organica biodegradabile, non coloranti chimicamente stabili.

Le principali limitazioni includono:

1. I coloranti non sono facilmente biodegradabili

Molte molecole di colorante sono progettate per resistere all'attacco microbico, consentendo loro di sopravvivere ai reattori biologici quasi invariate.

2. Il colore è causato da molecole disciolte

A differenza dei solidi sospesi, i coloranti disciolti non si depositano o galleggiano naturalmente, nemmeno dopo l'ossidazione biologica.

3. La carica negativa impedisce l'aggregazione

Le molecole di colorante cariche negativamente si respingono a vicenda, rimanendo disperse in acqua e mantenendo il colore visibile.

Di conseguenza, anche dopo un efficace trattamento biologico, il colore spesso attraversa il sistema non trattato.

Perché la maggior parte dei coloranti nelle acque reflue sono caricati negativamente

Nelle applicazioni industriali, i coloranti sono intenzionalmente progettati per legarsi alle fibre. Per raggiungere questo obiettivo, molti coloranti sono fabbricati come:

• Coloranti reattivi

• Coloranti acidi

• Coloranti diretti

Questi tipi di coloranti si dissociano tipicamente in acqua e formano specie anioniche, che migliorano l'attrazione delle fibre, ma aumentano anche la stabilità delle acque reflue.

Questa carica negativa è la ragione fondamentale per cui i metodi convenzionali di sedimentazione, filtrazione e biologici non riescono a rimuovere il colore.

Come la decolorazione chimica risolve il problema

Per rimuovere il colore in modo efficace, la stabilità elettrica delle molecole di colorante deve essere distrutta.

Questo si ottiene tramite decolorazione chimica utilizzando polimeri cationici.

Fase 1: Neutralizzazione della carica

Gli agenti di decolorazione cationici introducono gruppi funzionali caricati positivamente nelle acque reflue, che attraggono e neutralizzano i coloranti caricati negativamente.

Fase 2: Destabilizzazione delle molecole di colorante

Una volta neutralizzate, le molecole di colorante perdono solubilità in acqua e stabilità strutturale.

Fase 3: Formazione di aggregati insolubili

I complessi colorante-polimero neutralizzati formano particelle insolubili che possono essere rimosse tramite sedimentazione, flottazione o filtrazione.

Questo processo mira alla causa principale del colore, piuttosto che trattare il colore come un sintomo secondario.

Perché la densità di carica è fondamentale nella decolorazione

L'efficacia di un agente di decolorazione dipende principalmente dalla sua densità di carica cationica, non dalla sua dimensione molecolare.

• Una maggiore densità di carica fornisce una neutralizzazione più forte

• Cinetica di reazione più veloce

• Dosaggio chimico inferiore

Questo è il motivo per cui polimeri cationici a basso-medio peso molecolare con alta densità di carica sono ampiamente utilizzati per la rimozione del colore dalle acque reflue industriali.

Applicazioni tipiche della decolorazione chimica

La decolorazione chimica viene comunemente applicata in:

• Acque reflue di tintura tessile

• Effluenti di produzione di coloranti

• Acque reflue di stampa e pigmenti

• Lucidatura del colore dopo il trattamento biologico

In molti sistemi, gli agenti di decolorazione vengono utilizzati insieme a coagulanti e flocculanti inorganici per ottimizzare l'efficienza complessiva del trattamento.

Conclusione

Il colore nelle acque reflue industriali è un problema di stabilità chimica, non biologico.
Finché le molecole di colorante rimangono elettricamente stabili e disciolte, il colore persisterà.

L'efficace rimozione del colore richiede neutralizzazione chimica mirata, rendendo gli agenti di decolorazione cationici uno strumento essenziale per le industrie che devono rispettare rigorosi standard di scarico o riutilizzo.