印染废水处理工艺之脱色水处理法解析

Posted 2023-01-12 水处理

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1国内外印染废水处理工艺概要

1.1吸附脱色

吸附脱色的一个主要优点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。吸附剂的最大问题在于难以实现现场再生。Skarcher：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Ca2＋浓度1～100mmol／L，溶液中盐的总浓度小于100—1000mmol／L.时，可以得到高的吸附量，残余色度很低。

1.2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，国内外研究重点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。臭氧氧化也可以与其他处理技术结合应用。如用FeSO4、F2（SO4）3、及FeCl3，凝聚后再用臭氧处理可提高脱色处理；臭氧一电解处理可使直接、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点是运行费用相对偏高。

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，KuoWG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），平均脱色率町达97％，COD去除率亦可达90％。

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二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。

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。

1.3混凝脱色处理技术

1.3.1无机混凝剂

目前出现的无机混凝剂包括金属盐类和无机高分子聚合电解质，其中以铁盐、镁盐、铝盐以及硅、钙元素的化合物为主。根据应用情况来看，碱式氯化铝、硫酸铝、三价铁盐等单纯铝盐都对一些水溶性染料废水的脱色率不高，且使用的pH范围较窄。FeSO4对于大部分水溶性染料均具有较好的脱色效果，例如处理硫化染色废水，色度去除率为95％，硫化物和BOD去除率为96％和59％。但由于FeSO4脱色的机理是将生色基团还原，还原产物为有机小分子不能有效混凝去除，因此CODcr的去除率不高，且对溶液中碱度的消耗较大，混凝剂的用量也较大。

MgO、MgSO4等镁盐，利用其在水溶液中生成的Mg（OH）2的强烈吸附作用，对含磺酸基团的水溶性染料具有良好的处理效果、脱色率、CODcr去除率分别可达98％和70％以上；。采用MgCl2和Ca（OH）2处理活性染料和分散性染料废水，其效果要好于A12（SO4）3、PAC、FeSO4／Ca（OH）2.其机理是Mg2+与羟基、羧基或SO42-反应生成稳定的螯合物，这些螯合物可通过絮凝作用从废水中去除。但镁盐也存在pH范围窄的缺点。

大量的研究和应用实践表明，采用无机混凝剂包括铁盐、铝盐、镁盐及无机絮剂对以胶体或悬浮状态存在于废水中的染料具有良好的脱色效果，如分散染料、硫化染料、氧化后的还原染料、偶合后的冰染染料、颜料以及分子量较大的直接染料和中性染料；而对不易形成胶体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废水则混凝脱色效果不理想。

1.3.2有机絮凝剂

1.3.2.1表面活性剂

表面活性剂用于印染废水处理的报道很多，醇性醋酸十八胺可用于处理不溶性染料，如处理含硫化黑B染料的染棉布废水，染料去除率可达99.2％。StoicaL用十八烷基三甲基氯化铵和十六烷基溴化吡啶盐结合Al2（SO4）3在pH值为4～11时对含酸性和直接染料的丝绸印染废水进行混凝气浮处理，脱色率可达90％～100％。但阳离子表面活性剂与染料分子的络合作用具有较强的选择性，因此单独使用往往难于达到很好的效果，需要和铝盐复配使用。

1.3.2.2天然高分子及其改性絮凝剂

天然有机高分子絮凝剂由于原料来源广泛。价格低廉，无毒，易于生物降解等特点显示了良好的应用前景。用于印染废水处理的天然高分子絮凝剂主要有天然淀粉及其衍生物、木质素衍生物、甲壳素衍生物等三大类。

废水处理中大部分微细颗粒和胶体都带有负电荷，为了提高淀粉和木质素分子对这些小分子物质的作用能力，进行阳离子改性是一个重要研究方向。阳离子离子化淀粉和木质素可以用于处理阳离子染料、直接染料和酸性染料废水，脱色率均超过90％。

1.3.2.3合成有机高分子絮凝剂

合成的有机高分子絮凝剂分子量高。分子链中所带的活性官能团多，因此在水中的伸展度大，絮凝性能好，用量少，pH范围广，同时在过滤、脱水等固液分离操作方面都具有优越的性能。目前应用效果最好的是高分子絮凝剂PAN—DCD，它是以聚丙烯腈为主链，用二氰二胺在碱性条件下进行侧链改性，使之变为水溶性的、带多种活性基团的两性聚电解质。PAN—DCl）对中性染料、活性染料、酸性染料的脱色效果良好，脱色率均达90％以上，对印染废水兼有脱色和去除COD的双重效果，若与聚合铝复合使用，去除效果更佳，最高COD去除率为63％。另一类值得注意的脱色剂是近几年出现的双氰胺甲醛缩聚物，它对于印染废水具有优异的脱色效果，但是投加量大会提高处理成本。

针对活性染料和直接染料分子结构中含有强亲水性的磺酸基和羧基，在水中溶解后都带有负电荷的特点，关键是破坏或封闭染料的亲水基团，降低其水化作用，然后在絮凝剂的作用下脱稳、混凝、絮凝。达到从溶液中分离出来的目的。最近同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室研制成功TJ系列脱色剂，它具有絮凝和沉淀双重作用，可以有效脱除各种活性、酸性等可溶性染料，脱色率达到98％一100％，为我国印染废水处理提供了一条良好的途径；此系列脱色剂是采用胍类聚合物，封闭染料的亲水基团，将染料沉淀出来。在生化处理后或预处理过程中均可是使用此脱色剂，对于水处理设施没有特定的要求

1.4其它的脱色处理技术

除吸附、氧化和混凝脱色外，国内外对离子交换脱色、超滤膜脱色及生物脱色技术也进行厂一定的研究。其中，对常规方法难以脱色的水溶性染料采用离子交换的方法处理进行了研究，并取得一定的进展。其研究集中在离子交换树脂和离子交换脱色纤维的开发研制两个方面。

对于微溶性染料和分子量较大的染料组份可以采用超滤或反渗透技术进行脱色处理，但考虑到经济可行性，目前超滤技术多用于高浓度染料及染色废水处理，尤其是对不溶性染料的回收利用。

由于印染废水中染料组分的可生化性差，常规生化法在脱色方面一直不能令人满意。目前的解决方法除采取预处理改善废水可生化性外，主要是筛选优良脱色菌和强化生物处理过程。就其总体而言，生物脱色尚无突破性进展，还必须与其它处理方法结合使用。。

2问题及其发展趋势

到目前为止，各种脱色方法从经济性、技术性、对环境影响和实用性考虑都有一定的缺陷。吸附脱色具有只吸附染料，但不破坏其结构的特点，但日前使用的吸附剂往往存在吸附量不够，或再生不容易的缺点。高级氧化法脱色被认为是一种很有前途的方法，但其昂贵的价格成为制约其广泛应用的重要原因。一些传统的氧化方法如NaClO、H2O2、臭氧和紫外氧化等证明对废水脱色并不有效，采用强化物理化学与酶催化降解的方法可能将有非常广阔的应用前景。