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國內外印染廢水脫色處理技術概要

發布日期:2017-07-24 作者: 點擊:

紡織印染染色廢水,水量大,色度高,成分複雜,廢水中含有染料、漿料、助劑、酸、堿、纖維雜質及無機鹽等,染料結構中胺基化合物及銅、鉻、鋅、砷等重金屬元素,具有較大的毒性。目前染色加工過程中的10-20%的染料排入廢水中,嚴重汙染環境。隨著染料工業的發展和印染加工技術的進步,染料結構的穩定性大為提高,給脫色處理增加了難度,目前印染廢水的脫色問題已成為國內外廢水處理中急需解決的一大難題。

印染廢水

  多數印染廠采用化學處理與生化處理相結合的方法,生化處理采用微生物法降解染料分子和有機物,但是生化處理過程中有害分子降級速率低,設備投資大,運行費用高,因此,選擇一種簡單經濟有效的處理方法成為印染廢水脫色的研究重。除生化法外,其它物理化學或化學脫色如吸附法、氧化還原法、離子交換法、膜法、混凝法等,都有大量研究及應用的報道,但是處理效果都不十分理想。

2.國內外印染廢水處理工藝概要

  2.1吸附脫色

  吸附脫色的一個主要優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構。活性炭作為一種優良吸附劑早已廣泛應用於水處理中,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。

  活性炭價格昂貴,加之再生困難,因此一般隻應用於濃度較低的印染廢水處理或深度處理。分子篩、活性鋁、顆粒活性炭(GAC),矽藻土和鋸木屑可以用作分散性染料1260的吸附劑,但是活性炭去除色度和COD的效果最好。用蒙脫土作為吸附劑處理印染廢水,其脫色率與COD去除率分別可達90%以上和96.9%。

  吸附劑的最大問題在於難以實現現場再生。S.Karcher[4]研製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狀縮聚物。經大量實驗表明,該物質無毒,並且在鈣離子濃度1-100毫摩爾/升,溶液中鹽的總濃度小於100-1000毫摩爾/升時,可以得到高的吸附量,殘餘色度很低。

2.2氧化還原脫色

  借助氧化還原作用破壞染料的共軛體係或發色基團是印染脫色處理的有效方法。除常規的氯氧化法外,國內外研究重主要集中在臭氧氧化、過氧化氫氧化、電解氧化和光氧化方麵。

  臭氧是良好的脫色氧化劑,對於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存在於廢水中的還原、硫化和塗料,脫色效果較差。

  Matsui等的研究結果表明偶氮染料更易於被臭氧氧化脫色。臭氧用量與偶氮基團數量有關,如對於0.1mol/l的直接紅2S、直接黑2S其需臭氧量分別為80、130mg/l。臭氧氧化也可以與其他處理技術結合應用。如用FeSO4、Fe2(SO4)3及FeCl3凝聚後再用臭氧處理可提高脫色效果臭氧--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行電離輻射也可提高氧化效率。由於臭氧氧化對染料品種適應性廣、脫色效率高,同時O3在廢水中的還原產物以及過剩O3能迅速在溶液和空氣中分解為O2,不會對環境造成二次汙染。

  因此O3脫色技術具有一定的工業化應用前景。目前臭氧氧化的主要缺是運行費用相對偏高。

  Fenton試劑是H2O2和FeSO4按一定比例混合而成的一種強氧化藥劑。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用,傳統的H2O2氧化目前都以Fenton試劑的形式出現。為了全麵了解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行模擬研究。

  結果表明,在酸性條件下(pH<3),平均脫色率可達97%,COD去除率亦可達90%。在實際應用過程中,一般可選用無機酸調節廢水pH為2~5,再加用H2O2/Fe2+處理,在用Fenton試劑處理後,為進一步發揮Fe3+混凝作用,還可再調整pH值並加入少量高分子助凝劑。

  高級氧化法脫色被認為是一種很有前途的方法。所謂高級氧化法如UV+H2O2、UV+O3,因為在氧化過程中產生羥基自由基,其強氧化性使染料廢水脫色。經研究發現它對偶氮染料的脫色很有效,在實際生產中與某些化學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生的降解產物對環境完全無害。最近的研究發現二氯三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。

  因此,采用高級氧化法脫色可作為生物處理的預處理。高級氧化法的一個嚴重不足之處是處理費用較高,從而限製了它的廣泛使用。

2.3混凝脫色處理技術

  2.3.1染料的水溶性染料的混凝脫色效果與其在水中的存在狀態密切相關,而染料在水中的存在狀態又取決於其分子結構與物理化學特性。染料在印染廢水中有三種存在狀態:溶解態、膠體態和懸浮態。弱酸性染料一般為單偶氮或雙偶氮類,結構較為複雜,分子中含-SO3H、-OH等親水基團,溶解度中等,常溫下在水溶液中以接近膠體的狀態存在,易被混凝除去,且在pH為3-10的較寬的範圍內均具有良好的脫色效果。

  還原性染料分子結構的基本骨架是分子量較大的多環芳香族化合物,上麵含-C=O及-NH-基團,疏水芳香環多而親水基團少。分散染料常具有偶氮、蒽醌骨架,分子中含-O-、-NH-等極性基團而無-SO3H、-OH等親水基團。這兩類都屬於非離子型的疏水性染料,在水中溶解度極小,穩定性較差,混凝劑加入後易發生凝聚而被除去,且所需混凝劑的量較少。

  直接染料一般屬雙偶氮、三偶氮或二苯己烯型結構,分子中-SO3H、-OH、-COOH等親水性基團含量較高,水溶性好,溶解度大。活性染料有單偶氮型、蒽醌型、酞菁型等,染料母體上含有較多的-SO3H、-OH、-COOH等親水性基團,在水中溶解性較好。上述兩類染料多以接近真溶液的狀態存在,即使混凝劑的投量較大,脫色率也很低。

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