2)、塩化鉄（FeCl3）およびポリアルミニウム塩（PAC）は、ポリアクリルアミド（PAM）と共に凝集剤補助剤として個別におよび組み合わせて適用されました。混合物設計手法（MDM）を使用して、凝集剤の組み合わせが水回収効率および沈降時間に与える影響を評価しました。得られた実験結果は、凝集剤の組み合わせが処理効率に悪影響を及ぼすことを示しました。PACとPAMを含むハイブリッド凝集剤は凝集-フロック形成において効果的であることが証明されましたが、PAMがない場合にはMgCl2が最も効率的な添加剤であることがわかりました。化学的酸素要求量（COD）、濁度、着色料の除去効率は93％を超え、凝集剤の投与量が10.0 g L−1である場合、pHレベルが重要な役割を果たします。ゼータ電位が+0.34から−4.5 mVにシフトすることで、ハイブリッド凝集剤を添加することにより沈降時間が5分未満に大幅に短縮されました。しかし、機械的に不安定なフロックの形成により、インクナノ粒子（59–80 nm）が処理水中に放出されました。この制限を考慮すると、MgCl2はインク粒子の凝集-フロック形成に推奨され、機械的安定性とせん断誘発破壊に対する抵抗性が向上したフロックを生成します。提案されたアプローチは、インクナノ粒子で汚染された産業廃水を処理するためのシンプルでコスト効果が高く、環境に優しい方法を提供します。

段ボール包装産業の急速な拡大は、印刷インクの消費量の大幅な増加をもたらしました（Zięba-Palus and Trzcińska, 2011）。これにより、顔料、染料、樹脂、バインダー、溶剤などの有害成分で汚染された高色度の廃水が生成されています。これらの排水を適切に処理せずに放出することは、土壌、表流水、地下水の汚染により、水生生態系、農業システム、公共の健康を脅かします（Ding et al., 2024）。したがって、印刷インクで汚染された廃水の効果的な処理は、環境の観点から重要な問題です。生物処理（Zhang et al., 2003）、化学酸化（Zhang et al., 2021）、吸着（Noonpui et al., 2010）、電気化学的方法（Ramos et al., 2019）、膜ろ過（Zhang and Liu, 2003）、光触媒分解（Vitale et al., 2023）、および電気凝集（Zampeta et al., 2022b）などの従来の修復技術が適用されてきましたが、その効果は限られており、厳しい排水品質基準を満たすことができないことが多いです。

凝集-フロック形成は、製薬、石油化学、鉱物処理、金属生産、皮革、繊維、食品、パルプ、紙などのさまざまな産業の濃縮廃水処理において、シンプルでコスト効果の高い方法として広く認識されています。このプロセスは、有機および無機汚染物質の重要な部分を効果的に除去し、同時に色と濁度を低下させます（Meteš et al., 2000）。凝集-フロック形成メカニズムは、コロイド粒子の不安定化を含み、小さな集合体を形成し、それがフロック形成中に成長して大きなフロックを形成します。プロセスの効率は、凝集剤の化学構造、pH、イオン強度、固体濃度、懸濁液内の粒子サイズ分布など、いくつかの要因に依存します（Li et al., 2006）。インクナノ粒子の効果的な除去には、ハイブリッド処理アプローチがしばしば必要です。このプロセスとゼオライト粒子への吸着の組み合わせは、除去効率を向上させることが示されています（Metes et al., 2004）。さらに、有機化合物は、嫌気性-好気性分解およびフロック形成-沈殿を組み込んだ統合処理システムを通じて大幅に除去できます（Wang et al., 2008）。電気凝集は、印刷インク粒子を含む廃水処理において効果的な方法であることが証明されており、着色剤化合物の濃度を大幅に低下させます（Papadopoulos et al., 2019）。フェントンプロセスは、印刷業界から排出される廃水の相乗的な処理のために凝集と組み合わされました（Ma and Xia, 2009; Sayın et al., 2022）。さらに、物理化学的処理とナノフィルトレーションの統合が、水回収プロセスを促進するための実行可能な戦略として探求されています（Bes-Pia et al., 2003）。先進的な修復アプローチの中で、過酸化水素を伴う流体動力学的キャビテーションは、インク粒子の除去と化学的酸素要求量（COD）の低減において高い効果を示しました（Zampeta et al., 2021, 2022a）。凝集剤は、印刷インクで汚染された工業廃水の回収において重要な役割を果たします。ポリアルミニウム塩化物（PAC）、ポリアルミニウム鉄塩化物（PAFCl）、ポリ鉄硫酸塩（PFS）、およびポリ鉄塩化物（PFCl）などの前加水分解凝集剤は、廃水処理に広く使用されています（Nandy et al., 2003; Verma et al., 2012）。PACの存在下での凝集-フロック形成は、アルムと比較して濁度、金属、有機物の除去に対して潜在的に実行可能なプロセスと見なされています。PACは、Al3+とポリマーアルミニウムカチオンの混合物であり、Al2(OH)24+、Al8(OH)204+、AlO4Al12(OH)24(H2O)127+（Yang et al., 2011）を含み、最後の化合物が凝集-フロック形成において最も効果的な種です（Gao et al., 2005）。AlO4Al12(OH)24(H2O)127+は、Al3+と比較して高い正の電荷を持つ前加水分解凝集剤です（Hu et al., 2006）。その結果、PACを凝集剤として使用することで、排水処理の性能が向上します（Wang et al., 2015）。一方、アルミニウムベースの凝集剤の毒性は、ポリマーアルミニウム化合物よりも生物に対してより利用可能なAl3+の濃度に起因しています（Mortula et al., 2013）。PACを使用した場合、処理水中の残留Al3+の濃度は、他のアルミニウムベースの凝集剤と比較して低いことがわかりました（Kimura et al., 2013）。PACが最も効率的な凝集剤として特定されている一方で、塩化鉄はインク粒子で汚染された廃水の回収において限られた除去効率を示します（Nandy et al., 2004）。対照的に、PACと鉄(II)硫酸塩を使用した凝集は、フェントンプロセスを強化し、色とCODの除去効率の両方を改善します（Ma and Xia, 2009）。COD除去の効率は、pH、凝集剤の投与量、混合時間、速度など、いくつかの要因に依存します（Fendri et al., 2013; Shaheed et al., 2020）。PACの廃水への添加は、テールは完全な色の除去につながりますが、このプロセスには長い沈殿期間が必要です。塩化マグネシウムは、アルムやPACと比較して短い沈殿時間を提供します（Tan et al., 2000）。さらに、重合アルミニウムマグネシウム塩化物（PAMC）は、印刷廃水からの濁度、着色剤、CODの除去においてPACよりも優れた性能を示しました（Yang et al., 2024）。固体反応を介して合成された磁気フロック剤も、インクを含む廃水の処理に成功裏に適用されています（Ding et al., 2021）。ポリフェリック塩化物はCOD削減に常に効果的ではありませんが、ポリシリケートアルミニウムフェリック塩化物（PSAFC）はPACと比較して優れた有機物除去能力を示します（Yuan et al., 2006）。

ポリアクリルアミド（PAM）は、水溶性の合成ポリ電解質であり、懸濁粒子との結合に対して高い親和性を示します。PAMの非イオン性、陰イオン性、陽イオン性の形態により、この材料は廃水処理におけるフロック形成の可能性を大幅に改善します（Harif et al., 2023）。特に、陰イオン性PAMは、凝集剤補助剤として使用されるときに沈降時間を短縮します（Zampeta et al., 2022c）。PACと陽イオン性PAMの組み合わせは、段ボール産業の廃水から着色剤を除去する上で効果的な役割を示しました（Nath and Pande, 2020）。PAMの廃水処理における主な用途は、PACなどの無機凝集剤の存在下で凝集した粒子を橋渡しすることです（Nan et al., 2016）。懸濁粒子に対して逆の電荷を持つポリアクリルアミドは、電気的反発を減少させるために強く吸着します（Zhu et al., 2018; Habibi et al., 2024）。非イオン性ポリアクリルアミド、または粒子と同じ電荷を持つPAMの場合、吸着は個々のポリマー鎖の水素結合を通じて発生し、隣接する粒子間に分子橋を形成します（Peiris et al., 2010）。非イオン性PAMの露出したアミド基は、粒子との相互作用に優れた条件を提供します。キトサンとタンニンの組み合わせなどの代替アプローチは、排水からのインク除去において重要な効果を示しました（Roussy et al., 2005）。さらに、木材パルプ由来のフロック剤は、PACとPAMを組み合わせた場合と比較して、凝集-フロック形成プロセスにおいて優れた性能を示します（Guo et al., 2021）。無機凝集剤は低コストで適用が容易なため頻繁に使用されますが、有機高分子フロック剤は卓越した処理効率のためにますます注目を集めています。その結果、生分解性バイオポリマーが持続可能な代替品として浮上しています（Lee et al., 2014）。バイオフロック剤の有機汚染物質除去性能は、吸着、電荷中和、化学反応などのメカニズムに依存します（Li et al., 2020）。無機-有機ハイブリッド凝集剤も高い濁度除去効率を示します（Abujazar et al., 2022）。しかし、従来の廃水処理から生成されるスラッジはしばしば毒性があり、生分解性がないため、重大な環境リスクをもたらします。それに対して、植物由来の凝集剤は、生分解性、非毒性、コスト効果のために持続可能な代替品を提供します（Owodunni and Ismail, 2021）。印刷インクで汚染された廃水の凝集-フロック形成プロセスによる処理に関するいくつかの研究が報告されていますが、現在の研究の目的は、マグネシウム塩化物（MgCl2）、塩化鉄（FeCl3）、およびポリアルミニウム塩化物（PAC）を含む適切なハイブリッド凝集剤を特定し、水の回収効率を最大化し、沈降時間を最小化することです。研究の主な焦点は、インクナノ粒子の放出を防ぐために、激しいせん断力の下でフロックの機械的安定性を向上させることです。これらの無機材料は、PAMの有無にかかわらず効果的なハイブリッド凝集剤を達成するために選択され、機械的安定性の制御において重要です。さらに、印刷ユニットから排出される工業廃水の処理を促進するための凝集剤間の相互作用を体系的に理解するために、混合設計法（MDM）と応答面法（RSM）を通じて調査されました。これらの結果は、凝集剤の投与量やpHレベルを含む適切な操作条件を決定することによって、COD、濁度、着色剤の最大除去を達成するための簡便でコスト効果が高く、環境に優しい方法の開発に貴重な洞察を提供します。