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工業廢水處理中印染廢水的脫色方法

文章出處:管理員 人氣: 發表時間:2018-10-12 08:39

  1 國內外印染廢水處理工藝概要

  吸附脫色

  吸附脫色的一個主要優點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。吸附劑的最大問題在於難以實現現場再生。S karcher: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 Ca2+濃度 1~100mmol/L, 溶液中鹽的總濃度小於 100—1000mmol/L。時,可以得到高的吸附量,殘餘色度很低。

  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,國內外研究重點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。臭氧氧化也可以與其他處理技術結合應用。如用 FeSO4、F2(SO4)3、及 FeCl3,凝聚後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點是運行費用相對偏高。

  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),平均脫色率町達 97%,COD 去除率亦可達 90%。

  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重不足之處是處理費用較高。從而限製了它的廣泛使用。

  混凝脫色處理技術

  無機混凝劑

  目前出現的無機混凝劑包括金屬鹽類和無機高分子聚合電解質,其中以鐵鹽、鎂鹽、鋁鹽以及矽、鈣元素的化合物為主。根據應用情況來看,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 範圍較窄。FeSO4 對於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%。但由於 FeSO4 脫色的機理是將生色基團還原,還原產物為有機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 的強烈吸附作用,對含磺酸基團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 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,其效果要好於 A12(SO4)3、PAC、FeSO4/Ca(OH)2。其機理是 Mg2+ 與羥基、羧基或 SO42- 反應生成穩定的螯合物,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 範圍窄的缺點。

  大量的研究和應用實踐表明,采用無機混凝劑包括鐵鹽、鋁鹽、鎂鹽及無機絮劑對以膠體或懸浮狀態存在於廢水中的染料具有良好的脫色效果,如分散染料、硫化染料、氧化後的還原染料、偶合後的冰染染料、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。

  有機絮凝劑

  表麵活性劑

  表麵活性劑用於印染廢水處理的報道很多,醇性醋酸十八胺可用於處理不溶性染料,如處理含硫化黑 B 染料的染棉布廢水,染料去除率可達 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行混凝氣浮處理,脫色率可達 90%~100%。但陽離子表麵活性劑與染料分子的絡合作用具有較強的選擇性,因此單獨使用往往難於達到很好的效果,需要和鋁鹽複配使用。

  天然高分子及其改性絮凝劑

  天然有機高分子絮凝劑由於原料來源廣泛.價格低廉,無毒,易於生物降解等特點顯示了良好的應用前景。用於印染廢水處理的天然高分子絮凝劑主要有天然澱粉及其衍生物、木質素衍生物、甲殼素衍生物等三大類。

  廢水處理中大部分微細顆粒和膠體都帶有負電荷,為了提高澱粉和木質素分子對這些小分子物質的作用能力,進行陽離子改性是一個重要研究方向。陽離子離子化澱粉和木質素可以用於處理陽離子染料、直接染料和酸性染料廢水,脫色率均超過 90%。

  合成有機高分子絮凝劑

  合成的有機高分子絮凝劑分子量高.分子鏈中所帶的活性官能團多,因此在水中的伸展度大,絮凝性能好,用量少,pH 範圍廣,同時在過濾、脫水等固液分離操作方麵都具有優越的性能。目前應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行側鏈改性,使之變為水溶性的、帶多種活性基團的兩性聚電解質。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 90%以上,對印染廢水兼有脫色和去除 COD 的雙重效果,若與聚合鋁複合使用,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的雙氰胺甲醛縮聚物,它對於印染廢水具有優異的脫色效果,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構中含有強親水性的磺酸基和羧基,在水中溶解後都帶有負電荷的特點,關鍵是破壞或封閉染料的親水基團,降低其水化作用,然後在絮凝劑的作用下脫穩、混凝、絮凝.達到從溶液中分離出來的目的。最近同濟大學汙染控製與資源化研究國家重點實驗室研製成功TJ 係列脫色劑,它具有絮凝和沉澱雙重作用,可以有效脫除各種活性、酸性等可溶性染料,脫色率達到 98%一 100%,為我國印染廢水處理提供了一條良好的途徑;此係列脫色劑是采用胍類聚合物,封閉染料的親水基團,將染料沉澱出來。在生化處理後或預處理過程中均可是使用此脫色劑,對於水處理設施沒有特定的要求。

  其它的脫色處理技術

  除吸附、氧化和混凝脫色外,國內外對離子交換脫色、超濾膜脫色及生物脫色技術也進行廠一定的研究。其中,對常規方法難以脫色的水溶性染料采用離子交換的方法處理進行了研究,並取得一定的進展。其研究集中在離子交換樹脂和離子交換脫色纖維的開發研製兩個方麵。

  對於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進行脫色處理,但考慮到經濟可行性,目前超濾技術多用於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。

  由於印染廢水中染料組分的可生化性差,常規生化法在脫色方麵一直不能令人滿意。目前的解決方法除采取預處理改善廢水可生化性外,主要是篩選優良脫色菌和強化生物處理過程。就其總體而言,生物脫色尚無突破性進展,還必須與其它處理方法結合使用。

  2 問題及其發展趨勢

  到目前為止,各種脫色方法從經濟性、技術性、對環境影響和實用性考慮都有一定的缺陷。吸附脫色具有隻吸附染料,但不破壞其結構的特點,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。高級氧化法脫色被認為是一種很有前途的方法,但其昂貴的價格成為製約其廣泛應用的重要原因。一些傳統的氧化方法如 NaClO、H₂O₂、臭氧和紫外氧化等證明對廢水脫色並不有效,采用強化物理化學與酶催化降解的方法可能將有非常廣闊的應用前景。