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国内外印染废水脱色处理技术概要

  上海千实印染色牢度资讯: 纺织印染染色废水,水量大,色度高,成分复杂,废水中含有染料、浆料、助剂、酸、碱、纤维杂质及无机盐等,染料结构中胺基化合物及铜、铬、锌、砷等重金属元素,具有较大的毒性。目前染色加工过程中的10-20%的染料排入废水中,严重污染环境。随着染料工业的发展和印染加工技术的进步,染料结构的稳定性大为提高,给脱色处理增加了难度,目前印染废水的脱色问题已成为国内外废水处理中急需解决的一大难题。
  多数印染厂采用化学处理与生化处理相结合的方法,生化处理采用微生物法降解染料分子和有机物,但是生化处理过程中有害分子降级速率低,设备投资大,运行费用高,因此,选择一种简单经济有效的处理方法成为印染废水脱色的研究重。除生化法外,其它物理化学或化学脱色如吸附法、氧化还原法、离子交换法、膜法、混凝法等,都有大量研究及应用的报道,但是处理效果都不十分理想。
  2.国内外印染废水处理工艺概要
  2.1吸附脱色
  吸附脱色的一个主要优是通过吸附的作用可将染料从水中去除,吸附过程保留了染料的结构。活性炭作为一种优良吸附剂早已广泛应用于水处理中,至今仍是有色印染废水的最好吸附剂,活性炭对染料具有选择性,其脱色性能顺序依次为碱性染料、直接染料、酸性染料和硫化染料。
  活性炭价格昂贵,加之再生困难,因此一般只应用于浓度较低的印染废水处理或深度处理。分子筛、活性铝、颗粒活性炭(GAC),硅藻土和锯木屑可以用作分散性染料1260的吸附剂,但是活性炭去除色度和COD的效果最好。用蒙脱土作为吸附剂处理印染废水,其脱色率与COD去除率分别可达90%以上和96.9%。
  吸附剂的最大问题在于难以实现现场再生。S.Karcher[4]研制了一种新型可再生的吸附剂CUCURBITURIL,它是由甘脲和甲醛缩聚形成的一种环状缩聚物。经大量实验表明,该物质无毒,并且在钙离子浓度1-100毫摩尔/升,溶液中盐的总浓度小于100-1000毫摩尔/升时,可以得到高的吸附量,残余色度很低。
  2.2氧化还原脱色
  借助氧化还原作用破坏染料的共轭体系或发色基团是印染脱色处理的有效方法。除常规的氯氧化法外,国内外研究重主要集中在臭氧氧化、过氧化氢氧化、电解氧化和光氧化方面。
  臭氧是良好的脱色氧化剂,对于含水溶性染料废水如活性、直接、阳离子和酸性等染料,其脱色率很高对分散染料也有较好脱色效果但对其他以悬浮状态存在于废水中的还原、硫化和涂料,脱色效果较差。
  Matsui等的研究结果表明偶氮染料更易于被臭氧氧化脱色。臭氧用量与偶氮基团数量有关,如对于0.1mol/l的直接红2S、直接黑2S其需臭氧量分别为80、130mg/l。臭氧氧化也可以与其他处理技术结合应用。如用FeSO4、Fe2(SO4)3及FeCl3凝聚后再用臭氧处理可提高脱色效果臭氧--电解处理可使直接、酸性染料的脱色率比单纯臭氧处理增加25~40%,对碱性及活性染料增加10%。
  臭氧加紫外辐射或同时进行电离辐射也可提高氧化效率。由于臭氧氧化对染料品种适应性广、脱色效率高,同时O3在废水中的还原产物以及过剩O3能迅速在溶液和空气中分解为O2,不会对环境造成二次污染。
  因此O3脱色技术具有一定的工业化应用前景。目前臭氧氧化的主要缺是运行费用相对偏高。
  Fenton试剂是H2O2和FeSO4按一定比例混合而成的一种强氧化药剂。Fenton试剂在处理废水过程中除具有氧化作用外,还兼有混凝作用,因此脱色效率较高。近年来在染料及废水的脱色处理中得到了日益广泛的应用,传统的H2O2氧化目前都以Fenton试剂的形式出现。为了全面了解Fenton试剂对各种染料的脱色能力,Kuo,W,G选用了覆盖90%常用染料品种的代表性化合物进行模拟研究。
  结果表明,在酸性条件下(pH<3),平均脱色率可达97%,COD去除率亦可达90%。在实际应用过程中,一般可选用无机酸调节废水pH为2~5,再加用H2O2/Fe2+处理,在用Fenton试剂处理后,为进一步发挥Fe3+混凝作用,还可再调整pH值并加入少量高分子助凝剂。
  高级氧化法脱色被认为是一种很有前途的方法。所谓高级氧化法如UV+H2O2、UV+O3,因为在氧化过程中产生羟基自由基,其强氧化性使染料废水脱色。经研究发现它对偶氮染料的脱色很有效,在实际生产中与某些化学辅助剂会提高脱色效果,而且UV+H2O2方法处理偶氮型活性染料产生的降解产物对环境完全无害。最近的研究发现二氯三嗪基型偶氮类活性染料使用UV+H2O2方法脱色也有很好的效果。
  因此,采用高级氧化法脱色可作为生物处理的预处理。高级氧化法的一个严重不足之处是处理费用较高,从而限制了它的广泛使用。
  2.3混凝脱色处理技术
  2.3.1染料的水溶性染料的混凝脱色效果与其在水中的存在状态密切相关,而染料在水中的存在状态又取决于其分子结构与物理化学特性。染料在印染废水中有三种存在状态:溶解态、胶体态和悬浮态。弱酸性染料一般为单偶氮或双偶氮类,结构较为复杂,分子中含-SO3H、-OH等亲水基团,溶解度中等,常温下在水溶液中以接近胶体的状态存在,易被混凝除去,且在pH为3-10的较宽的范围内均具有良好的脱色效果。
  还原性染料分子结构的基本骨架是分子量较大的多环芳香族化合物,上面含-C=O及-NH-基团,疏水芳香环多而亲水基团少。分散染料常具有偶氮、蒽醌骨架,分子中含-O-、-NH-等极性基团而无-SO3H、-OH等亲水基团。这两类都属于非离子型的疏水性染料,在水中溶解度极小,稳定性较差,混凝剂加入后易发生凝聚而被除去,且所需混凝剂的量较少。
  直接染料一般属双偶氮、三偶氮或二苯己烯型结构,分子中-SO3H、-OH、-COOH等亲水性基团含量较高,水溶性好,溶解度大。活性染料有单偶氮型、蒽醌型、酞菁型等,染料母体上含有较多的-SO3H、-OH、-COOH等亲水性基团,在水中溶解性较好。上述两类染料多以接近真溶液的状态存在,即使混凝剂的投量较大,脱色率也很低。
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