【污水處理】印染廢水脫色方法
創(chuàng)飛格環(huán)保印染廢水脫色方法淺談
1 國內(nèi)外印染廢水處理工藝概要
1.1吸附脫色
吸附脫色的一個主要優(yōu)點(diǎn)是通過吸附的作用可將染料從水中去除，吸附過程保留了染料的結(jié)構(gòu)。活性炭作為一種優(yōu)良吸附劑早已廣泛應(yīng)用于水處理中，至今仍是有色印染廢水的最好吸附劑，活性炭對染料具有選擇性，其脫色性能順序依次為堿性染料、直接染料、酸性染料和硫化染料?；钚蕴績r格昂貴，加之再生困難，因此一般只應(yīng)用于濃度較低的印染廢水處理或深度處理：。分子篩、活性鋁、顆?；钚蕴?GAC)，硅藻土和鋸木屑可以用作分散性染料1260的吸附劑。吸附劑的最大問題在于難以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場再生。S karcher：研制了一種新型可再生的吸附劑Cucurbituril，它是由甘脲和甲醛縮聚形成的一種環(huán)狀縮聚物。經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)表明，該物質(zhì)無毒，并且在Ca2＋濃度1～100mmol／L,溶液中鹽的總濃度小于100—1000mmol／L。時，可以得到高的吸附量，殘余色度很低。
1.2 氧化還原脫色
借助氧化還原作用破壞染料的共軛體系或發(fā)色基團(tuán)是印染脫色處理的有效方法。除常規(guī)的氯氧化法外，國內(nèi)外研究重點(diǎn)主要集中在臭氧氧化、過氧化氫氧化、電解氧化和光氧化方面。
臭氧是良好的脫色氧化劑，對于含水溶性染料廢水如活性、直接、陽離子和酸性等染料，其脫色率很高；對分散染料也有較好脫色效果；但對其他以懸浮狀態(tài)存在于廢水中的還原、硫化和涂料，脫色效果較差。臭氧氧化也可以與其他處理技術(shù)結(jié)合應(yīng)用。如用FeSO4、F2(SO4)3、及FeCl3，凝聚后再用臭氧處理可提高脫色處理；臭氧一電解處理可使直接、酸性染料的脫色率比單純臭氧處理增加25％～40％，對堿性及活性染料增加10％。臭氧加紫外輻射或同時進(jìn)行電離輻射也可提高氧化效率。由于臭氧氧化對染料品種適應(yīng)性廣、脫色效率高，同時O3在廢水中的還原產(chǎn)物以及過剩O3，能迅速在溶液和空氣中分解為O2，不會對環(huán)境造成二次污染。因此O3脫色技術(shù)具有一定的工業(yè)化應(yīng)用前景。目前臭氧氧化的主要缺點(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)用相對偏高。
Fenton試劑在處理廢水過程中除具有氧化作用外，還兼有混凝作用，因此脫色效率較高。近年來在染料及廢水的脫色處理中得到了日益廣泛的應(yīng)用，傳統(tǒng)的H2O2氧化目前都以Fenton試劑的形式出現(xiàn)。為了全面了解Fenton試劑對各種染料的脫色能力，Kuo W G選用了覆蓋90％常用染料品種的代表性化合物進(jìn)行模擬研究。結(jié)果表明，在酸性條件下(pH<3)，平均脫色率町達(dá)97％，COD去除率亦可達(dá)90％。
高級氧化法脫色被認(rèn)為是一種很有前途的方法。所謂高級氧化法如UV+H2O2、UV+O3因?yàn)樵谘趸^程中產(chǎn)生羥基自由基，其強(qiáng)氧化性使染料廢水脫色。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)它對偶氮染料的脫色很有效。在實(shí)際生產(chǎn)中與某些化學(xué)輔助劑會提高脫色效果．而且UV+H2O2方法處理偶氮型活性染料產(chǎn)生的降解產(chǎn)物對環(huán)境完全無害。最近的研究發(fā)現(xiàn)二氯二嗪基型偶氮類活性染料使用UV+H2O2方法脫色也有很好的效果。
高級氧化法的一個嚴(yán)重不足之處是處理費(fèi)用較高。從而限制了它的廣泛使用。
1.3混凝脫色處理技術(shù)
1.3.1無機(jī)混凝劑
目前出現(xiàn)的無機(jī)混凝劑包括金屬鹽類和無機(jī)高分子聚合電解質(zhì)，其中以鐵鹽、鎂鹽、鋁鹽以及硅、鈣元素的化合物為主。根據(jù)應(yīng)用情況來看，堿式氯化鋁、硫酸鋁、三價鐵鹽等單純鋁鹽都對一些水溶性染料廢水的脫色率不高，且使用的pH范圍較窄。FeSO4對于大部分水溶性染料均具有較好的脫色效果，例如處理硫化染色廢水，色度去除率為95％，硫化物和BOD去除率為96％和59％。但由于FeSO4脫色的機(jī)理是將生色基團(tuán)還原，還原產(chǎn)物為有機(jī)小分子不能有效混凝去除，因此CODcr的去除率不高，且對溶液中堿度的消耗較大，混凝劑的用量也較大。
MgO、MgSO4等鎂鹽，利用其在水溶液中生成的Mg(OH)2的強(qiáng)烈吸附作用，對含磺酸基團(tuán)的水溶性染料具有良好的處理效果、脫色率、CODcr去除率分別可達(dá)98％和70％以上；。采用MgCl2和Ca(OH)2處理活性染料和分散性染料廢水，其效果要好于A12(SO4)3、PAC、FeSO4／Ca(OH)2。其機(jī)理是Mg2+與羥基、羧基或SO42-反應(yīng)生成穩(wěn)定的螯合物，這些螯合物可通過絮凝作用從廢水中去除。但鎂鹽也存在pH范圍窄的缺點(diǎn)。
大量的研究和應(yīng)用實(shí)踐表明，采用無機(jī)混凝劑包括鐵鹽、鋁鹽、鎂鹽及無機(jī)絮劑對以膠體或懸浮狀態(tài)存在于廢水中的染料具有良好的脫色效果，如分散染料、硫化染料、氧化后的還原染料、偶合后的冰染染料、顏料以及分子量較大的直接染料和中性染料；而對不易形成膠體微粒的水溶性染料如酸性染料、活性染料及部分小分子的直接染料廢水則混凝脫色效果不理想。
1.3.2有機(jī)絮凝劑
1.3.2.1表面活性劑
表面活性劑用于印染廢水處理的報(bào)道很多，醇性醋酸十八胺可用于處理不溶性染料，如處理含硫化黑B染料的染棉布廢水，染料去除率可達(dá)99．2％。Stoica L用十八烷基三甲基氯化銨和十六烷基溴化吡啶鹽結(jié)合Al2(SO4)3在pH值為4～11時對含酸性和直接染料的絲綢印染廢水進(jìn)行混凝氣浮處理，脫色率可達(dá)90％～100％。但陽離子表面活性劑與染料分子的絡(luò)合作用具有較強(qiáng)的選擇性，因此單獨(dú)使用往往難于達(dá)到很好的效果，需要和鋁鹽復(fù)配使用。
1.3.2.2天然高分子及其改性絮凝劑
天然有機(jī)高分子絮凝劑由于原料來源廣泛．價格低廉，無毒，易于生物降解等特點(diǎn)顯示了良好的應(yīng)用前景。用于印染廢水處理的天然高分子絮凝劑主要有天然淀粉及其衍生物、木質(zhì)素衍生物、甲殼素衍生物等三大類。
廢水處理中大部分微細(xì)顆粒和膠體都帶有負(fù)電荷，為了提高淀粉和木質(zhì)素分子對這些小分子物質(zhì)的作用能力，進(jìn)行陽離子改性是一個重要研究方向。陽離子離子化淀粉和木質(zhì)素可以用于處理陽離子染料、直接染料和酸性染料廢水，脫色率均超過90％。
1.3.2.3合成有機(jī)高分子絮凝劑
合成的有機(jī)高分子絮凝劑分子量高．分子鏈中所帶的活性官能團(tuán)多，因此在水中的伸展度大，絮凝性能好，用量少，pH范圍廣，同時在過濾、脫水等固液分離操作方面都具有優(yōu)越的性能。目前應(yīng)用效果最好的是高分子絮凝劑PAN—DCD，它是以聚丙烯腈為主鏈，用二氰二胺在堿性條件下進(jìn)行側(cè)鏈改性，使之變?yōu)樗苄缘?、帶多種活性基團(tuán)的兩性聚電解質(zhì)。PAN—DCl)對中性染料、活性染料、酸性染料的脫色效果良好，脫色率均達(dá)90％以上，對印染廢水兼有脫色和去除COD的雙重效果，若與聚合鋁復(fù)合使用，去除效果更佳，最高COD去除率為63％。另一類值得注意的脫色劑是近幾年出現(xiàn)的雙氰胺甲醛縮聚物，它對于印染廢水具有優(yōu)異的脫色效果，但是投加量大會提高處理成本。
針對活性染料和直接染料分子結(jié)構(gòu)中含有強(qiáng)親水性的磺酸基和羧基，在水中溶解后都帶有負(fù)電荷的特點(diǎn)，關(guān)鍵是破壞或封閉染料的親水基團(tuán)，降低其水化作用，然后在絮凝劑的作用下脫穩(wěn)、混凝、絮凝．達(dá)到從溶液中分離出來的目的。最近同濟(jì)大學(xué)污染控制與資源化研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制成功TJ系列脫色劑，它具有絮凝和沉淀雙重作用，可以有效脫除各種活性、酸性等可溶性染料，脫色率達(dá)到98％一100％，為我國印染廢水處理提供了一條良好的途徑；此系列脫色劑是采用胍類聚合物，封閉染料的親水基團(tuán)，將染料沉淀出來。在生化處理后或預(yù)處理過程中均可是使用此脫色劑，對于水處理設(shè)施沒有特定的要求。
1.4其它的脫色處理技術(shù)
除吸附、氧化和混凝脫色外，國內(nèi)外對離子交換脫色、超濾膜脫色及生物脫色技術(shù)也進(jìn)行廠一定的研究。其中，對常規(guī)方法難以脫色的水溶性染料采用離子交換的方法處理進(jìn)行了研究，并取得一定的進(jìn)展。其研究集中在離子交換樹脂和離子交換脫色纖維的開發(fā)研制兩個方面。
對于微溶性染料和分子量較大的染料組份可以采用超濾或反滲透技術(shù)進(jìn)行脫色處理，但考慮到經(jīng)濟(jì)可行性，目前超濾技術(shù)多用于高濃度染料及染色廢水處理，尤其是對不溶性染料的回收利用。
由于印染廢水中染料組分的可生化性差，常規(guī)生化法在脫色方面一直不能令人滿意。目前的解決方法除采取預(yù)處理改善廢水可生化性外，主要是篩選優(yōu)良脫色菌和強(qiáng)化生物處理過程。就其總體而言，生物脫色尚無突破性進(jìn)展，還必須與其它處理方法結(jié)合使用。
2 問題及其發(fā)展趨勢
到目前為止，各種脫色方法從經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性、對環(huán)境影響和實(shí)用性考慮都有一定的缺陷。吸附脫色具有只吸附染料，但不破壞其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，但日前使用的吸附劑往往存在吸附量不夠，或再生不容易的缺點(diǎn)。高級氧化法脫色被認(rèn)為是一種很有前途的方法，但其昂貴的價格成為制約其廣泛應(yīng)用的重要原因。一些傳統(tǒng)的氧化方法如NaClO、H2O2、臭氧和紫外氧化等證明對廢水脫色并不有效，采用強(qiáng)化物理化學(xué)與酶催化降解的方法可能將有非常廣闊的應(yīng)用前景。
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