① 染料废水处理设计方案
染料品种数以万计,印染加工过程中约有10%~20%的染料随废水排出,每排放1t染料废水,就会污染20t水体。废水中的染料能吸收光线,降低水体透明度,造成视觉上的污染。染料废水是难处理的工业废水之一,具有色度深、碱性大、有机污染物含量高和水质变化大的特点。大多数染料为有毒难降解有机物,化学稳定性强,具有致癌、致畸、致突变作用;直接危害人类健康,还严重破坏水体、土壤及生态环境,造成难以想象的后果。有效解决染料废水治理问题是消除印染行业发展瓶颈的关键所在。
1 、染料废水及其污染
染料工业污染中尤以染料废水的污染问题最为突出。近些年来,我国每年污水排放量达390多亿吨,其中工业污水占51%,而染料废水又占总工业废水排放量的35%,而且还以1%的速度在逐年增加。每排放1t染料废水,就能造成20t水体的污染。各行业中,印染纺织业的COD排放量排在第4位,而且排放比重还在逐年增加。“三河三湖”中,染料废水对太湖、淮河流域造成的污染状况尤其严重。
染料废水主要来自于染料及染料中间体的生产企业,由染整过程中排放出的染料、浆料、助剂等组成。随着印染工业的迅猛发展,染料废水已成为水体中几种最主要的污染源之一。目前世界染料年产量约为(8~9)x105t。我国是纺织品生产和加工大国,纺织品出口额已多年来列居世界首位,每年的染料生产量达1.5×105 t,其中大约10%~15%的染料会直接随废水排入水体中。
染料废水色度高、水量大、碱性大、组成成分复杂,属于比较难处理的工业废水之。染料是染料废水中的主要污染物,带有各类显色基团(如-N=N-,-N=O等)和部分极性基团(-SO3Na,-OH,-NH2),成分复杂,大多数是以芳烃和杂环为母体,属较难降解的有机污染物,也是我国各大水域的重要污染源。
大多数有机染料化学稳定性强,具有三致(致癌、致畸、致突变)作用,是典型有毒难降解有机污染物。此外,废水中的染料能吸收光线,降低水体的透明度,对水生生物、微生物的生长不利,并且降低了水体的自净能力,同时导致视觉污染,严重破坏水体、土壤及生态环境,直接和间接地危害人类身体健康。
2、 染料废水的处理方法
对染料行之有效的降解和处理技术是治理染料废水的重要前提。针对大多数染料化学性质稳定、难以降解的特点,各国科学家都高度重视染料及染料废水的降解和处理方法的研究。随着科技进步以及污染治理技术的不断发展,人类也找到了很多行之有效的处理染料废水的方法,概括起来不外乎物化法、生物法、物化一生物联合法。
2.1 物化法
2.1.1 混凝沉降法
混凝沉降法是目前处理染料废水效果比较稳定、工艺较为成熟的方法。普遍接受的机理有桥联作用、压缩双层、网捕和电中和作用。混凝剂自身特性决定了其沉降性能的好坏,很多环境因素包括温度、pH和Eh等则可能对沉降功能起促进或抑制作用。近年来,IPF(无机高分子絮凝剂)成为研究混凝絮凝行为和机理的热点。与普通的混凝剂相比,IPF能形成更多的有效絮凝的形态A13+。混凝法的主要研究方向是开发有效混凝剂,尤其是有机一无机复合混凝剂。
张凯松等人副研制的无机一有机复合混凝剂,对染料废水的处理效果比聚合氯化铝(PAC)更为明显。吴敦虎等人¨列对利用硼泥复合混凝剂处理染料污水的研究结果表明:当剂量为0.3~0.6 g/L,pH值为4.0~11.5时,脱色率达到92%以上,优于PAC。
2.1.2膜分离法
膜分离技术具有工艺简单、低能耗、不对环境产生污染的优势。通过自行研制醋酸纤维素(CA)纳米滤膜,郭明远等人指出:CA纳滤膜对活性染料废水的处理和回收染料效果明显。掺入活性炭填充共混的改性壳聚糖超滤膜,适当交联后对酸性红染料废水的最大脱色截留率达98.8%。冯冰凌等人采用壳聚糖超滤膜处理染料废水,脱色率超过95%,COD去除率达80%左右。吴开芬u引利用超滤法对靛蓝染料的废水进行处理,可实现染料的高浓度溶液的直接回用,透过液则可作为中性水被再循环利用。Soma等人mo利用氧化铝微滤膜,对不溶性染料废水进行过滤时的截留率高达98%。
由于膜污染、浓差极化和过快的更换频率,加之膜的价格较贵,使得膜分离技术处理染料废水的成本过高,大大限制了膜分离技术在染料废水治理行业的应用和推广。
2.1.3催化氧化法
催化氧化法是通过催化作用加快体系中氧化剂的分解,并使之与水中有机物迅速反应,在较短的时间内致使有机污染物氧化降解。针对采用高级化学氧化法和好氧生物处理法处理分散染料废水时效果不太理想这一问题,周建等人采用催化氧化法对内电解处理后不能达标的染料废水进行处理,不仅日处理蒽醌系列分散染料达2500t,还降低了内电解处理后未达标染料废水的色度和COD值,大大减少了运行费用。ArslanLt引采用Fe2+催化臭氧氧化法对分散染料废水进行处理,研究结论指出,单独采用臭氧(应用剂量为2300 mg/L)氧化法时,只在pH=3的条件下有一定的降解效果,脱色率也只有77%,COD的去除率仅为ll%;但采用Fe2+絮凝、臭氧氧化和Fe2+催化臭氧氧化相结合的方法处理时,Fe“使用剂量为0.09~18 mmol/L、染料废水pH值为3—13的范围内,脱色率达到了97%,对COD的去除率也提高到54%。
2.1.4 Fenton试剂法
以Fe3+或Fe2+为催化剂,在H202存在时产生的强氧化性,能使许多有机分子氧化,而且反应体系不需要高温高压,反应条件不苛刻,反应设备也比较简单,适用范围较广。陈文松等人利用低剂量Fenton氧化一混凝法处理模拟和实际染料废水的研究结论指出,该方法对处理同时含有亲水性和疏水性染料、成分复杂的染料废水特别适合,而且操作方便、运行成本不高。近年来一些学者把紫外光(uV)、草酸盐等也引入Fenton法中,使得Fenton法的氧化能力大大提高,处理效果也更加显著。K.Swaminathan等人心川就光助Fenton体系对偶氮染料活性橙-4进行了脱色研究,其研究结论指出,光助Fenton体系降解能力远强于一般Fenton体系。
Fenton法的不足之处在于:氧化能力相对较弱,出水因含大量铁离子而显色。近年来,铁离子的固定化技术,成为Fenton氧化法的重要方向。
2.1.5 光氧化法
光氧化法是利用光化学反应降解污染物,包括无催化剂和有催化剂参与2种,前者也称光化学氧化,后者又称光催化氧化。光降解通常是指有机物在光的作用下,逐步氧化成低分子中间产物,最终生成CO2、H20和其他一些离子,如PO43-、NO3-、Cl-等。有机物的光降解过程可分为直接光降解和间接光降解。直接光降解是指有机物分子吸收光能后进一步发生化学反应。间接光降解则是周围环境存在的某些物质吸收光能形成激发态后,再诱导有机污染物产生一系列的氧化降解反应,它在处理环境中难生物降解的有机污染物时更为有效。
2.1.6臭氧氧化法
臭氧的氧化能力极强,除分散染料外,它能够破坏有机染料的发色或助色基团而具有一定的脱色作用。H.Y.Shu等人对8种偶氮染料在单独O3,氧化和UV/O3氧化作用下的降解进行了比较,研究结果表明,可能是因为染料废水色度过深,吸收了大部分紫外光,引入UV后有机染料的降解速度并没有明显加快。史惠祥等人口刮利用臭氧降解偶氮染料阳离子红x-GRL的研究结论中指出,臭氧对染料的脱色以直接氧化为主。
由于臭氧在水中的溶解度较低,如何更有效地提高臭氧在水溶液中的溶解量,已成为研究臭氧氧化技术的热点和关键。此外,臭氧的使用会产生一些副产品,尤其要重视的是羰基化合物中的甲醛、乙醛等醛类,因这类物质具有急性和慢性毒性和一定的致癌、致畸、致突变性,容易导致二次污染,另外,臭氧发生器的成本相对较高,因此单独使用不够经济。
2.1.7 超声氧化法
随着超声化学的研究深入,超声氧化法被认为是一种清洁且具良好应用前景的方法,成为处理水污染的一项有效技术。超声波作用下产生的声空化效应形成的高温高压促使空化气泡内部的水蒸汽与其他气体发生离解产生自由基,引发超声化学反应的进行。N.Ince等人对pH和染料分子结构对超声降解效率的影响研究表明:pH对染料的降解有重要影响,降解程度随pH的减小而增加;分子质量越小,结构越简单,且具有偶氮基临位羟基取代基的染料分子越易被降解。G.Tezcanli—Gtiyer等人刚发现羟基自由基首先进攻染料的发色基团,染料的脱色过程快于芳香环的破坏过程。J.Ge等人研究也指出,引入超声能有效加快染料的降解,并提高矿化速率。
2.1.8 电化学法
电化学处理技术近年来进展很快,原基础上增加了氧化、光催化氧化或催化氧化的协同作用,微电解技术的局限性问题得到了较好地解决。周光元等人处理含盐染料废水的研究表明,处理过程中余氯的产生对脱色和去除COD起关键作用,电解l h后,脱色率可达85%,COD的去除率也达到99.8%。章婷曦等人采用内电解-催化氧化-氧化塘法处理染料废水时COD的去除率和脱色率都超过95%。祁梦兰等人采用微电解一催化氧化一飞灰吸附的组合工艺处理活性染料废水脱色率达99.9%,COD去除率在95%以上。
目前,电化学方法主要应用在去除具有生物毒性的有机污染化合物方面,这种方法最具吸引性的一大特点是能发挥电化学方法所特有的电催化性能,可以有选择性地将有机污染物降解到某一特定程度。此外,电化学方法与其他处理方法有较好的协同性,可实现联用,达到理想的处理效果。但是,利用电化学法彻底降解水中的有机污染物设备投入过高,而且需要消耗大量能源。
2.2 生物法
生物处理法是通过生物菌体的絮凝、吸附功能和生物降解作用,对染料进行分离和氧化降解。生物絮凝和生物吸附并不使染料发生化学变化。而生物降解过程则是利用微生物酶等的作用对染料分子进行氧化或还原,破坏染料的发色基团和不饱和键,并通过一系列氧化、还原、水解、化合等过程,将染料分子最终降解成为简单的无机物,或转化成各种微生物自身需要的营养物或原生质。生物处理法有好氧处理、厌氧处理和厌氧-好氧联合处理3种。
针对传统的生物处理法对纺织、染料废水中的有机染料不能起到有效的处理作用这一实际情况,一些学者近些年来着力研究开发厌氧一好氧联用技术,并取得了意想不到的效果。一些研究表明,同时应用好氧法和厌氧法,通过实现优势互补,很多好氧生物法不能氧化降解或降解程度有限的有机染料,通过厌氧法都能实现不同程度的降解。
作为实用的水污染处理技术之一,微生物处理染料废水的开发和研究已有多年的历史。微生物脱色降解机理非常复杂多样,很多降解过程和反应机制还很不清楚,有待不断探讨。
由于对各种有毒有害的、难以降解的、在环境中宿存的异生物质具有低耗、高效、广谱、适用性强的生物降解作用,以黄孢原毛平革菌为代表的白腐真菌成为治理多种污染物的有效武器,近些年来发展起来的真菌技术被很多学者称之为创新环境生物技术。可能是由于其在次生代谢阶段产生的木质素过氧化酶和锰过氧化酶的作用,许多白腐真菌对染料有广谱的脱色和降解能力。培养条件对白腐真菌脱色及降解活性有较大的影响。Conneely等人认为,白腐真菌对一些染料废水,如Rem.azol绿蓝G133、酞菁染料、Everzol绿蓝和Heli.gon蓝等生物吸附作用较强,并通过胞外酶的代谢作用使染料脱色降解。
利用微生物对染料废水进行处理的发展方向之一是选育和培养高效降解工程菌。微生物对有机染料的脱色、降解,以前多集中在兼性厌氧菌,如芽孢杆菌、假单胞菌和一些光合细菌,近年来逐渐筛选到了不少新品种。一些学者采用假单胞菌属对多种印染工业废水进行处理,研究结果表明,食油假单胞菌对其中的甲基橙、B15染料的脱色率都能达到80%以上,并且在高浓度染料环境中,食油假单胞菌表现出很强的耐受性。
20世纪80年代初,固定化微生物技术成为国内外有机工业废水处理的研究热点。这种技术是将可降解染料的微生物固定在特定载体的表面,提高微生物降解效率。用于固定化的微生物有单一和混合等多种方式。相关研究指出,混合菌脱色降解作用更好。随着固定化脱色菌载体技术的发展,脱色降解反应时问也在大大缩短。
生物强化技术是在生物处理体系中投加具有特定功能的微生物来改善原有处理体系的处理性能,用于对难降解有机物的去除。实施生物强化技术的途径主要有:投加高效降解的微生物;投加遗传工程菌(GEM);对现有处理体系的营养供给进行优化,通过添加基质或底物类似物质,来刺激微生物的生长或提高其活力。
膜生物反应器也是近些年来发展起来的一种新型污水处理技术。最早应用于发酵工业,20世纪80年代,膜生物反应器技术引起了学术界高度重视。膜技术能截流生物体,减少出水中所含的生物。通过无泡鼓气、膜生物反应器使氧的利用最大化。近年来,膜生物反应器已成功地应用于处理水道污水、粪便污水和垃圾渗滤液,并开始应用于处理染料废水。很多学者认为,含酶膜生物反应器将是未来处理染料废水的重要方向。由于膜制造费用高且易堵塞,膜生物反应器技术在水处理领域全面推广还受到了一定限制。
尽管生物法得到了很大发展,但随着染料废水的可生化度降低,受到微生物对营养物质、pH值、温度等条件有苛刻要求的限制,在实际应用处理染料废水时,生物法很难适应染料废水水质波动大、染料种类多、毒性高的实际状况。如微生物的高效化及固定化等生物强化技术。许多专家和学者都致力于高效降解菌的筛选和基因工程菌的构建等研究工作,实现利用大自然现有的丰富资源来为人类服务,但是实践表明,新开发的高效菌应用于染料废水的处理时,并不一定能够完全达到预期的强化作用。此外,微生物本身还存在着安全性问题,高效菌与基因工程菌流落到自然环境中,可能对自然环境和生态平衡造成威胁,因而,这些生物方法的应用必须事先经过严格的环境安全性检查和评估。同时,微生物对染料的降解机理以及微生物的代谢机制还需要进一步研究和探讨。
② 印染污水处理最佳处理方法
由于印染废水的多变性,生物法处理效果有时还不能达到十分满意的效果。
因此,开发适应能力强的菌种,提高生物法的处理效果,并使废水经过处理后达到回用的要求,将是今后生物法研究的主要目标。
新型的生物制剂有以下几种:
(1)酶制剂:利用生物酶制剂处理废水、净化环境比其他生物法效率高、速度快、出水好,不产生二次污染。用于处理印染废水的酶有漆酶、木质素过氧化物酶、嗜碱酶等。
在木质素等过氧化物酶存在的条件下,漆酶的色度去除率可提高到75%。
(2)废水脱色微生物制剂:将污水处理厂活性污泥中的微生物进行分离纯化,来提取对染料脱色效果好的微生物,并进行培养。活性污泥中微生物种类较丰富,包含有细菌、真菌、微型动物等不同门类的生物物种,活性污泥中的微生物形成一个生态系统,在这个系统中以自养型微生物为主。
细菌吸食环境十的有机物,而细菌又会成为某些原士动物或后儿动物的食饵,原生动物之叫还有互相捕食,不同的后生动物也可能处在不同的营养层次上多种类的微牛物形成一个复杂的食物网。
中同科学院微生物研究所分离出的5种高效细菌对酸性红B2GL、酸性媒介棕RH、酸性媒介蓝B和酸性媒介黄GG等染料具有脱色降解能力,在细菌隔膜接种厌氧菌或好氧菌种系统中,处理模拟染色废水,脱色率能达到85%以上。
中国科学院微生物所和中国纺织工业设计院等单位分离出数百株脱色菌,将脱色卤和PVA降解菌投加到废水处理池中,脱色率达80%,PVA去除率达75%一90%,远高于普通。
(3)士物絮凝剂:与无机和有机合成高分子絮凝剂相比,生物絮凝剂具有许多独特的性质和优点:
①易于固液分离,形成沉淀物少;
②易被土物降解,无毒无害,安全性高;
③无二次污染;
④适应范围广;
⑤具有除浊和脱色性能等;
⑥有的生物絮凝剂还具有不受pH值条件影响,热稳定性强,用量少等特点。
人们预见生物絮凝剂絮凝活性的广性将使彻底消除污染成为现实,它大部分或全部取代合成高分子絮凝剂址大势所趋。
现在用于处理印染废水的生物絮凝剂有PFIOI(用于处理含羧甲基纤维素的退浆废水)、MF一3和NA7(用于染液脱色)和NOC一1(可消除污泥膨胀。恢复活性污泥的沉降性能)。
③ 污水处理中的高分子絮凝剂对生铁有腐蚀作用吗
高分子絮凝剂主要用于生活饮用水的净化和工业废水,特殊水质的处理(如含油污水,印染造纸污水、冶炼污水,含放射性特质,含Pb,Cr等毒性重金属和含F污水等)。此外在精密铸造、石油钻探、制革、冶金造纸等方面也有广泛用途。
给水处理:
以地面水为水源时,去除浊度和细菌。经混凝沉淀后一般浊度小于10 度。
废水处理
工业废水:用于处理一些特殊的废水,脱色、去除悬浮物等。
印染废水处理:适用于含颜料、分散染料、水溶性分子量较大的等染料废水处理。混凝剂的选择与染料种类有关,需做混凝试验。可以单独用无机混凝剂,也可和有机高分子絮凝剂联用。
采用PAC 混凝剂,投加量为140mg/L 时, COD和BOD去除率为90%。
含油废水处理:乳化油颗粒小、表面带电荷,加混凝剂,压缩双电层。
通常采用混凝气浮工艺。
高分子絮凝剂作为水处理药剂的具体用途:
1、不需加其它助剂,絮凝体形成快而粗大,活性高,沉性高,沉淀快。因而对高浊度水的净化效果特别明显。
2、适应PH值范围宽,降低原水中PH值小,因而对管道设备无腐蚀作用。
3、脱色、去污力强。净水效果是AL2(SO4)3的4-6倍,ALCL3的3-5倍。用量小,效力大;成本低,效益高等优点。
④ 印染废水处理太头痛,看看技术大咖怎么解决
染料废水中含酸、碱、铜锌等金属盐、硫化碱等还原剂、氯化钠等氧化剂以及中间体等,还含有色悬浮物(100~500mg/L)和溶解物(3000~16000mg/L)等成分。当前,国内外处理工业染料通常技术主要有废水吸附法、生物处理法、化学絮凝法、化学氧化法和电化学法等。除这些较为成熟的方法之外,还有一些正被推广应用的如辐照、膜分离等技术,但由于废水处理成本、效率的制约,一些新技术推广应用也有一定的局限性。
四类问题困扰废水治理
近年来,随着染料工业的发展和产业生态化的要求,一些研究者对染料废水研究采用了多种工艺进行处理。但每种处理工艺各有其适用范围与优缺点。目前,染料工业废水处理的突出问题可归结如下:
一是排放废水量巨大,对水环境安全威胁严重。
水体环境一旦流入高毒性废水,就会富集在水生生物体内,经处理染料废水降解产物可能比母体化合物更具生物毒性,染料废水处理究竟应将产物控制在何种状态,也是研究者面临的理论困境和实际工作的难题所在。
二是存在理论黑箱与技术困难。
主要表现在复杂难降解有机物的矿化以及色度的脱除方面。根据Wiff氏提出的发色基团理论,破坏染料废水发色基团结构是色度去除的关键步骤,而COD值的降低、可生化性的提高,则需靠裂解芳香环。问题是哪种处理技术能够同时解决难降解物质矿化与色度脱除的技术难题,以及在处理过程中,各类污染物又遵循哪种降解的规律,是亟待解决的理论问题。
三是处理技术推广受国内经济发展水平的制约。
在发展中国家,染料废水处理要考虑其经济性,推出经济性好的染料废水处理工艺成为当务之急。
四是研究者对各类处理工艺与污染物组合随机组合关注度高,但面向污染物分类的系统性工艺研究较为缺乏。
即使有研究者关注到按照染料结构开发处理技术,也忽视了从偶氮染料、蒽醌染料及三苯基甲烷类染料三大类应用最广泛的染料加以横向比较的研究思路。
面向未来的解决方案
由于当前应用于实际染料废水处理技术均难以在技术、经济两方面满足染料企业的需要,所以,新型染料废水处理技术的研究开发成为众多环保科技工作者努力的方向。近年来,研究较为活跃的染料废水处理新技术主要有:Fenton氧化技术、光催化技术、超临界水氧化技术、高温深度氧化技术、低温等离子体化学技术、超声波技术、萃取技术等。
1.Fenton氧化技术
目前,对于难生化降解的有机废水处理技术中,Fenton氧化法备受人们关注。Fenton试剂由Fe2++和H2O2组成。Fe2+与H2O2反应生成的羟基自由基(˙OH)具有很强的氧化性(仅次于氟),且无选择性,能够氧化打破有机高分子共轭体系结构,降解持久性难降解染料有机物,使之成为无色的有机小分子,从而达到降解脱色的目的。且Fenton氧化技术反应物易得、操作过程简单、无须复杂设备、费用便宜且对环境友好性等优点,决定了其有极大的推广价值及广泛的应用前景。对染料废水中大部分难降解的有机物,传统的水处理工艺处理效果不好,而Fenton氧化技术具有使染料废水中大部分难降解的有机物完全降解,且无毒害作用的中间产物形成,使用的催化剂安全、容易获取等。但该技术仍存在羟基自由基利用率较低、铁离子含量高易产生二次污染以及有效pH范围窄等问题。
2.光催化降解技术
利用半导体作为催化剂的光催化氧化技术也大有前景。有研究文献表明,在光照的条件下,在半导体价带产生具有极强氧化性的空穴,将水中OH-和H2O分子氧化成具有强氧化性的˙OH自由基,通过˙OH自由基将难降解的有机物氧化成为CO2和H2O。常用的催化剂有TiO2、H2O2等无机试剂。光催化氧化技术是近年出现的一种新兴技术,对污染物降解彻底,具有明显的节能高效等特点。从目前研究成果看,光催化降解技术是一项应用前景广泛的废水处理技术,是未来染料废水处理解决方案之一。
3.萃取技术
萃取技术主要是通过萃取剂和污染物分子络合,或是水中的污染物在载体的作用下透过很薄的膜层进入萃取内相而净化废水的技术。萃取技术处理染料废水实质就是利用不溶或难溶于水的溶剂将染料分子从水中萃取出来。实验研究表明,萃取法实现了废水治理和资源化的统一,不仅可使废水CODcr值大幅度降低,而且可从废水中回收宝贵的原料或中间体,具有明显的经济效益和环境效益,是一项前景良好的清洁生产环保技术。但将萃取技术应用于生产实践,还为时过早,在萃取过程中尚可能存在有机溶剂的溶解和夹带而流失到水相,造成运行成本增加和二次污染。
4.超声波技术
超声波处理废水是一种有效的、能够加快染料脱色和矿化速率的新技术。超声波技术是指利用超声辐射所产生的空化效应在极短的时间内崩溃释能,形成具有极端物化条件和含有高能量的“微反应器”,并导致水分子裂解形成H2O2、˙H、˙OH,将溶解于水中的有机大分子化合物分解为环境可以接受的小分子化合物的废水处理技术。虽然超声波技术是具有良好应用前景的染料废水处理技术,有可能成为未来染料废水处理解决方案,但从现有研究成果看,超声降解染料废水在技术上可行,但仍存在着费用高、降解效率低等局限性。要使其走向工业化,必须进一步强化创新,加强攻关。
近年来,染料废水处理新技术研究取得飞速进展,未来一些新技术、新工艺、新的成果将不断涌现。在创新基础上的搭配联用、取长补短,将是未来染料废水处理解决方案,例如根据不同性质的染料废水采用不同的混搭办法如活性炭吸附与臭氧联合法等。与此同时,欲实现染料废水矿化高效处理与脱色,需从染料微观结构入手,分析其降解机制,并协同配合、系统开发出针对性较好的染料废水处理技术。
⑤ 五水偏硅酸钠可以处理阳离子染料的染色废水吗谢谢
1概述
我国是阳离子染料的生产大国,主要生产地在江苏省和浙江省。阳离子染料是腈纶类的专用染料,随着可染型腈纶制造技术的不断完善,阳离子染料的应用推广也不断扩大。阳离子染料废水由于其特殊性,对环境影响较大,采用传统的、单一的处理工艺难以达到处理效果,国外很多阳离子染料生产企业因此被迫停产或转产。随着环境和生态保护要求的不断提高,阳离子染料废水的治理越来越得到重视,合理有效的治理技术在不断发展。
2阳离子染料废水的特点
阳离子染料分子中带有一个季铵阳离子,因其分子结构中阳离子部分具有碱性基团,又称碱性染料或盐基性染料。阳离子染料通常色泽鲜艳,水溶性好,是腈纶纤维的专用染料。阳离子染料的水溶性很强、分子量较小,与水分子结合能力强,其生产废水不仅成分复杂,COD浓度、含盐量高,pH低,而且色度高达几万倍至几十万倍,可生化性差,BOD/COD为0.2左右,有的甚至更低。据统计,每生产1吨染料,要随废水损失2%的产品。废水中总COD主要源于各种难降解的助剂和染料本身,色度则由残余染料造成。
由于阳离子染料含有很复杂的芳香基团而难以生物降解脱色。化学还原或厌氧生物处理虽可使染料中的偶氮双键还原为胺基而脱色,但产生的胺基类中间产物毒性比较大,且部分还原产物在有氧条件下易返色。因此,有效去除废水中的色度显得更为重要。
3阳离子染料废水处理技术
3.1吸附法
吸附法是利用多孔性固体与废水接触,利用吸附剂的表面活性,将染料废水中的有机物和金属离子吸附并浓集于其表面,达到净化水的目的。吸附剂结构、性质,以及吸附工艺条件等都会影响吸附效果。吸附剂有活性炭、树脂、天然矿物、废弃物及一些新型吸附材料,吸附剂现正朝着吸附能力强、可再生或回收利用、来源广、价格低的方向发展。
大孔树脂吸附法处理萘系染料中间体生产废水,不仅吸附效率高、处理效果好,而且可从废水中回收宝贵的原料和中间体,是一种切实可行的治理手段,具有良好的应用前景。Duggan
Orna等通过试验确定,褐煤用50%钨酸钠溶液处理后,在800℃下炭化,可以大幅度提高褐煤对碱性染料的吸附效果。李虎杰等研究了酸化后的坡缕石粘土对阳离子染料(桃红FG,质量浓度为500mg/L)的吸附性能,发现当吸附剂投加质量浓度为2400mg/L时,染料的吸附率达92%。谢复青等以结晶紫溶液模拟阳离子染料废水,研究了钢渣对染料的吸附性能及其影响因素。结果表明,在碱性条件下,钢渣对结晶紫不仅吸附速率快,而且吸附容量大。吕金顺用马铃薯渣制备的纤维PAF对含阳离子红染料废水进行了吸附研究,研究结果表明,在实验浓度范围内,PAF对阳离子红染料分子的静态吸附量为11.10mg/g。董丽丽利用新生态MnO2对阳离子染料废水进行了处理研究,发现新生态MnO2对阳离子染料废水具有较好的去除效果和较高的吸附性能,脱色率、COD的去除率分别可达99%和95%。
3.2膜分离法
膜分离技术是近几十年发展起来的一类新型分离技术。具有低能耗、操作简单、可回收有用物质等优点。应用于染料废水处理的膜主要有超滤、纳滤和反渗透三种压力驱动型膜。膜分离技术可有效实现对高盐度、高色度、高COD的阳离子染料废水的处理。王振余等对多孔炭膜处理染料水溶液进行了研究,结果发现,炭膜将染料与水有效分离,其截留率为95%~99%,水的渗透速率范围为65~200L/m2·h·MPa。刘梅红等采用醋酸纤维素纳滤膜,对染料厂提供的高盐度、高色度、高COD的染料废水进行了试验研究,结果表明,纳滤膜技术能有效截留废水中的染料和有机物,而废水中的无机物则几乎100%透过,膜对废水的色度和COD的去除效果较好。随着环保投入力度的加大及膜分离技术的成熟,尽管专业设备的投入和运行成本都较高,但应用趋于广泛。
3.3化学混凝法
混凝法是处理废水常用的方法之一,该方法是通过向废水中投加混凝剂,使水中胶体及悬浮物失稳、相互碰撞和附聚转接形成絮凝体进而使颗粒从水中分离出来以达到净化水体的目的。混凝法的主要优点是工程投资少、处理量大、对疏水性染料脱色效率很高;缺点是需要随水质的变化而改变投料条件、对亲水性染料的脱色效果差、COD去除率低。
由于染料废水的处理效果主要由混凝剂的效能决定,因此目前对于该技术的研究主要集中在所选的混凝剂上。复合混凝剂硫酸亚铁+PAM对于阳离子染料废水中COD的平均去除率可达70%以上。冯雄汉等采用自制的复合改性膨润土对阳离子染料染色废水进行吸附絮凝特性研究,结果表明,复合改性膨润土对阳离子染料染色废水具有优异的吸附性能,以聚丙烯酞胺作助凝剂可使脱色率达99.9%,COD去除率达93%,污泥沉降比仅为1%~2%,并且具有沉降快、适应性强、操作简单、费用低廉等优点。
3.4氧化法
(1)普通化学氧化法
化学氧化法是利用臭氧、氯及其氧化物将染料的发色基团破坏而脱色。常用的氧化法有氯氧化法、臭氧氧化法、过氧化氢氧化法等。氯氧化剂对于易氧化的水溶性染料阳离子染料有较好的脱色效果,但当废水中含有较多悬浮物和浆料时,氯氧化法的去除效果并不理想。采用混凝—二氧化氯组合工艺处理,色度去除率达95%,COD去除率为82.5%~83.7%。
(2)Fenton法
Fenton氧化法是一种高级氧化技术,由于其能产生氧化能力很强的·OH自由基,在处理难生物降解或一般化学氧化方法难以奏效的有机废水时,具有反应迅速、温度和压力等反应条件缓和且无二次污染等优点,而且该方法既可以作为废水处理的预处理,又可以作为废水处理的最终深度处理。林金清等研究了阳离子染料结晶紫在UV/Fe3+/H2O2体系下的均相降解,结果表明,紫外光能促进染料的脱色与矿化。当pH=2.70、H2O2=340mg/L、Fe3+=28mg/L时,结晶紫废水在80min下的脱色率大于99%,COD去除率达到60.1%。
(3)光催化氧化法
光催化氧化法常用H2O2或光敏化半导体(如TiO2、CdS、Fe2O3、WO3作催化剂),在紫外线高能辐射下,电子从价带跃迁进入导带,在价带产生空穴,从而引发氧化反应。常用的光催化剂有TiO2、Fe2O3、WO3、ZnO等,TiO2由于具有无毒、较高的催化能力和较好的化学稳定性等优点,成为应用最广泛的光催化剂,悬浮态纳米TiO2对染料脱色率高,但难以回收。光催化氧化法对染料的脱色是基于有机物的降解,即高氧化活性的羟基自由基首先破坏染料的生色团,然后进一步将染料分子降解为低分子量的无机碳。光催化氧化法对染料降解彻底,不会造成二次污染,是一种值得深入研究和推广使用的处理阳离子染料废水的新方法。对阳离子染料溶液的光催化氧化降解进行研究,光催化氧化对阳离子染料有较好的脱色效果,TOC去除效果也较好。
(4)湿式空气氧化法
湿式空气氧化法(WAO)是在高温(125℃~320℃)、高压(0.5M~20MPa)条件下通入空气,利用空气作为氧化剂将废水中的有机物直接氧化为CO2和H2O的方法。具有处理效率高、氧化速度快、无二次污染等特点。用湿式空气氧化法处理阳离子染料废水,在去除部分有机污染物的同时,可提高其生化降解性。
(5)超临界水氧化
超临界水氧化(SCWO)是指当温度、压力高于水的临界温度(374℃)和临界压力(22.05MPa)条件下的水中有机物的氧化,实质上是湿式氧化法的强化和改进。当超临界态水的物理化学性质发生较大的变化,水汽相界面消失,形成均相氧化体系,有机物的氧化反应速度极快。Model等对处理有机碳含量为27.33g/L的有机废水进行了研究,结果表明,在550℃时,有机氯和有机碳在60s内的去除率分别为99.99%和99.97%。
3.5电化学法
电化学法治理废水,其实质是间接或直接利用电解作用,把染料废水中的有毒物质转化为无毒物质。近年来由于电力工业的发展,电力供应充足并使处理成本大幅降低,电化学法已逐渐成为一种非常有竞争力的废水处理方法。染料废水的电化学净化根据电极反应发生的方式不同,一般主要分为内电解法、电凝聚电气浮、电催化氧化等。
内电解法的优点是利用废物在不消耗能源的前提下去除多种污染成分和色度,缺点是反应速度慢、反应柱易堵塞、对高浓度废水处理效果差。通常运用内电解法对废水进行预处理,在去除部分COD的同时,能显著提高废水的可生化性,为后续生化处理奠定基础。电凝聚电气浮与化学凝聚法相比,其材料损耗减少一半左右,污泥量较少,且无笨重的加药措施。其缺点是电能消耗和材料消耗过大。电催化氧化法的优点是有机物氧化完全,无二次污染,但该方法真正应用于废水工业化处理则取决于具有高析氧电位的廉价高效催化电极,同时电极与电解槽的结构对降低能耗也起着重要作用。贾金平等研究了利用活性碳纤维电极与铁的复合电极降解多种模拟染料废水,取得较好的效果。
接触辉光放电电解(CGDE)技术是一种新型的产生液相等离子体的电化学方法。CGDE兼具等离子体化学和电化学技术的优点,其电解过程为,随着工作电压的逐渐升高,通常的法拉第电解将转化为辉光放电电解(非法拉第电解),并且产生大量高能活性粒子(等离子体),该等离子体在溶液中与水分子反应生成羟基自由基,而后者极易与有机分子发生氧化反应,破坏有机分子结构。高锦章等利用CGDE技术降解亚甲基蓝和甲基紫染料废水,试验表明,利用该方法可以使水中阳离子染料完全降解。亚甲基蓝和甲基紫的优化降解条件均为:工作电压700V、pH值9、辉光放电时间45min、Na2SO4用量2g/L。
3.6生物法
生物法降解废水是利用微生物的代谢作用,破坏染料的不饱和键及发色基团,将其脱色降解,传统的生物处理方法分为好氧法、厌氧法、厌氧—好氧法。随着污水处理技术的发展和对染料废水处理技术的进一步研究,许多新型的污水处理技术也逐步在染料废水处理领域中被研究和应用。如生物强化工艺,包括高浓度活性污泥法、生物活性炭技术(PACT)等,还有将膜分离技术与生物反应器相结合的生物化学反应系统膜生物反应器等。
采用改良的UASB反应器对阳离子染料废水进行生物处理实验研究,结果表明:在进水COD浓度为2400~4000mg/L,色度为7500~12,500倍,HRT2.0d的条件下,COD去除率可达到50%~70%,色度去除率在98%以上;同时出水的好氧生物降解性良好。经紫外—可见光吸收光谱分析揭示废水中有机物(COD)和色度的去除依赖于微生物的降解作用。
4阳离子染料废水处理技术展望
由于不同的废水处理技术对不同种类的污染物有着不同的处理效果,即使是相同的阳离子染料废水,但因其染料含量的不同也会影响到废水的处理效果,因此单一的一种水处理技术难以使染料废水达标排放,需要采用不同的水处理技术进行联合处理才能实现经济、高效、达标的目的。因此,阳离子染料废水的处理会朝着各种处理技术优化组合的方向发展,特别是朝着一些高级氧化处理技术或电化学处理技术与物化、生化处理技术相结合的方向发展。我国最大的阳离子染料生产企业之一的杭州近江染料化工有限公司对其废水的处理,首先运用了两级物化-电解-吸附工艺对高浓度阳离子染料生产废水进行预处理,再与低浓度生产废水、生活污水混合,然后采用接触氧化、吸附工艺处理阳离子染料生产废水。结果表明,COD总去除率在99.8%以上,色度总去除率为99.99%,出水各项指标均达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级标准。
随着人们生活水平的不断提高,对于环境质量的要求也越来越高,相应的排放标准也越来越严格。对于阳离子染料废水,由于其具有色度高、成分复杂、可生化性差等特点,因而是当前工业废水处理的难点,为此人们致力于各种处理效果好、成本低、运行控制简单的处理技术的研究。但最重要的还是要打破以往单纯末端治理观念,注重防治结合的原则,实施清洁生产,进行污染源控制,积极发展新兴的染料生产技术,使资源和能源得到充分利用,减轻末端治理的压力,从而实现可持续发展的战略目标。
⑥ 染色废水怎样处理方法
染色污水处理常用的化学工艺有以下几种:
中和法:在印染废水中,该法只能调节废水PH,不能去除废水中污染物,在用生物处理法时,应控制其进入生物处理设备前PH在6-9之间。
混凝法:用化学药剂使废水中大量染料、洗涤剂等微粒子结合成大粒子去除,印染废水处理中需用的混凝剂有碱式氯化铝,聚丙烯酰胺、硫酸铝、明矾、三氯化铁等。
气浮法:印染废水中含大量有机胶体微粒呈乳状的各种油脂等,这些杂质经混凝形成的絮体颗粒小、重量轻、沉淀性能差,可采用气浮法将其分离;目前在印染废水治理中,气浮法有取代沉淀法的趋势,是印染废水的一种主要处理方法。在印染废水中气浮处理主要采用加压溶气气浮法。
电解法:该法脱色效果好,对直接染料、媒体染料、硫化染料、分散染料等印染废水,脱色率在九层以上,对酸性染料废水,脱色率在70%以上。该法缺点:电耗及电极材料耗量大,需直流电源,适宜于小量废水处理。
吸附法:吸附法对印染废水的COD、BOB色去除十分有效,由于活性炭吸附投资较大,一般不优先考虑,近年来有泥煤、硅藻土、高岭土等活性多孔材料代替活性炭进行吸附的,对印染废水宜选用过滤孔发达的活性吸附材料。
氧化脱色效率低,仅五层,混凝脱色效率较高,达50-90%之间,但用这些方法处理后,出水仍有较深的色度,必须进一步脱色处理,目前用于印染废水脱水的方法主要有光氧化、臭氧氧化和氯氧化法,由于价格等原因,应用最多的是氯氧化法,其常用的氧化剂有液氯、漂白粉和次氯酸钠,此种方法由于处理成本高和操作运行条件较高,而较少适应。
其中混凝法是向废水中投加化学混凝剂、助凝剂,由于吸附、微粒间的电荷中和(染料废水通常带有负电荷,金属氢氧化物混凝带正电荷)和扩散离子层的压缩等产生的凝聚,形成较粗粒凝聚集,通过沉淀、浮选、过滤方法将它们除掉。混凝法同样可使印染废水达到脱色目的。
混凝法的缺点是投药量较大,沉渣较多,对于某些染料,例如活性染料等,混凝沉淀较困难,投药量有时高达1000mg/L以上。
无机混凝剂(明矾、石灰、硫酸亚铁、三氯化铁等)几乎不能或完全不能去除水溶性染料中相对分子质量小的和不容易形成胶体状的染料,如酸性染料、活性染料、金属络合染料及一部分直接染料。
当絮凝物质轻浮,不容易沉降时,可加少量助凝剂,使其生成良好的絮凝物,提高净化效果。
近几年,国内在染色废水处理方面采用聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铝铁、碱式氯化铝的逐渐增多,它在除色除油方面都有效果。由于碱式氯化铝为碱式盐,相应的氯离子含量较其他混凝剂少,pH值较高。棉纺染色废水的性质是由所含染料的性质决定的。分散、冰染染料废水用碱式氯化铝(PAC)絮凝,处理效果较好。而阳离子型染料废水,由于PAC所形成的胶团不能很好地起到压缩双电层的作用,所以COD和色度的去除率较低。如果改用聚丙烯酰胺等非离子型聚丙烯酰胺或阴离子型聚丙烯酰胺混凝剂,混凝效果就会明显提高,更多脱色剂与混凝剂资料http://www.cl39.com/望采纳。
⑦ 染料和化学助剂的摆放要注意哪些安全问题,会有哪些安全隐患
主要致癌物质,芳香胺染料,甲醛等
装污染两源:服装原料种植程控制病虫害使用杀虫剂、化肥、除草剂等些毒害物质残留服装引起皮肤敏、呼吸道疾病或其毒反应二加工制造程使用氧化剂、催化剂、阻燃剂、增白荧光剂等种害化物质若残留纺织品使服装再度受污染
衣期整形步骤用含甲醛化物质服装造污染
甲醛含量体健康影响较项指标服装面料产达防皱、防缩、阻燃等作用或保持印花、染色耐久性或改善手助剂添加甲醛残留甲醛未处理干净制服装穿着程逐渐释放与体汗液结合或水解产游离甲醛呼吸道黏膜、眼睛皮肤产强烈刺激引起晕、呼吸道炎症皮肤炎症严重导致血液病甚至癌症
由于童抵抗力弱甲醛其健康危害更
⑧ 利用化学原理可以对工厂排放的废水进行有效检测与合理处理.(1)染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO2
(1)根据题意知,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是氨气,铝与强碱能反应生成偏铝酸盐,铝是还原剂,NO2-是氧化剂,所以能发生氧化还原反应生成偏铝酸盐和氨水,
离子方程式为:2Al+OH-+NO2-+2H2O=2AlO2-+NH3?H2O.
故答案为:2Al+OH-+NO2-+2H2O=2AlO2-+NH3?H2O
(2)①Ksp[Ca3(PO4)2]=c3(Ca2+)×c2(PO43-)=8.0×10-21×c2(PO43-)=2.0×10-33,c(PO43-)=5.0×10-7mol?L-1,故答案为:5.0×10-7;
②若pH高于10.7,鸟粪石的产量会大大降低,可能是溶液中的Mg2+、NH4+会与OH-反应,平衡向逆反应方向移动,方法二能同时除去废水中的氮,用了镁矿工业废水,
故答案为:当pH高于10.7时,溶液中的Mg2+、NH4+会与OH-反应,平衡向逆反应方向移动;能同时除去废水中的氮,充分利用了镁矿工业废水;
(3)反应中Cl原子作催化剂,把四个方程相加即可得到总方程,其反应方程为:2CCl2=CHCl+O2→2CHCl2COCl;故答案为:2CCl2=CHCl+O2→2CHCl2COCl.
⑨ 化工废水的处理方法
莱特.莱德 光化学氧化法由于反应条件温和、氧化能力强光化学氧化法近年来迅速发展,但由于反应条件的限制,光化学法处理有机物时会产生多种芳香族有机中间体,致使有机物降解不够彻底,这成为了光化学氧化需要克服的问题。光化学氧化法包括光激发氧化法(如03/UV)和光催化氧化法(如Ti02/UV)。光激发氧化法主要以03、H202、02和空气作为氧化剂,在光辐射作用下产生·OH;
光催化氧化法则是在反应溶液中加入一定量的半导体催化剂,使其在紫外光的照射下产 生·OH,两者都是通过·OH的强氧化作用对有机污染物进行处理。
催化湿式氧化法催化湿式氧化法(CWAO)是指在高温(123℃~320℃)、高压(0.5~10MPa)和催化剂(氧化物、贵金属等)存在的条件下,将污水中的有机污染物和NH3-N氧化分解成C02、N2和H20等无害物质的方法。
声化学氧化声化学氧化中主要是超声波的利用。超声波法用于垃圾渗滤液的处理主要有两个方面:一是利用频率在15kHz~1MHz的声波,在微小的区域内瞬间高温高压下产生的氧化剂(如·OH)去除难降解有机物。另外一种是超声波吹脱,主要用于废水中高浓度的难降解有机物的处理。
臭氧氧化法臭氧氧化法主要通过直接反应和间接反应两种途径得以实现。其中直接反应是指臭氧与有机物直接发生反应,这种方式具有较强的选择性,一般是进攻具有双键的有机物,通常对不饱和脂肪烃和芳香烃类化合物较有效;间接反应是指臭氧分解产生·OH,通过·OH与有机物进行氧化反应,这种方式不具有选择性。臭氧氧化法虽然具有较强的脱色和去除有机污染物的能力,但该方法的运行费用较高,对有机物的氧化具有选择性,在低剂量和短时间内不能完全矿化污染物,且分解生成的中间产物会阻止臭氧的氧化进程。可见臭氧氧化法用于垃圾渗滤液的处理仍存在很大的局限性。
电化学氧化法电化学氧化法是指通过电极反应氧化去除污水中污染物的过程,该法也可分为直接氧化和间接氧化。直接氧化主要依靠水分子在阳极表面上放电产生的·OH的氧化作用,·OH亲电进攻吸附在阳极上的有机物而发生氧化反应去除污染物;间接氧化是指通过溶液中C12/C10。的氧化作用去除污染物。电化学氧化对垃圾渗滤液中的COD和NH3一N
都有很好的去除效果,缺点是能耗较大。
Fenton氧化法Fenton法是一种深度氧化技术,即利用Fe和H202之间的链反应催化生成·OH自由基,而·OH自由基具有强氧化性,能氧化各种有毒和难降解的有机化合物,以达到去除污染物的目的。特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水如垃圾渗滤液的氧化处理。Fenton法处理垃圾渗滤液的影响因素主要为pH、H202的投加量和铁盐的投加量。
类Fenton法类Fenton法就是利用Fenton法的基本原理,将UV、03和光电效应等引入反应体系,
因此,从广义上讲,可以把除Fenton法外,通过H202产生羟基自由基处理有机物的其他所有技术都称为类Fenton法。作为对Fenton氧化法的改进,类Fenton法的发展潜力更大。
⑩ 印染废水中常见的染料有哪些而且这些染料在工业印染废水中未处理时浓度为多少求好心人告诉,谢谢
印染废水是指棉、毛、化纤等纺织产品在预处理、染色、印花和整理过程中所排放的废水。印回染废水成答分复杂,主要是以芳烃和杂环化合物为母体,并带有显色基团(如—N═N—、—N═O)及极性基团(如—SO3Na、—OH、—NH2)。染料分子中含较多能与水分子形成氢键的—SO3H、—COOH、—OH基团如活性染料和中性染料等,染料分子就能全溶于废水中;不含或少含—SO3H、—COOH、—OH等亲水基团的染料分子以疏水性悬浮微粒形式存在于废水中;含少量亲水基团但分子量很大或完全不含亲水基团的染料分子,在水中常以胶体形式存在。
印染废水中还常带有以下助剂:①中性电解质如NaCl、Na2SO4等;②酸碱调节剂如HCl、NaOH或Na2CO3;③表面活性剂;④膨化剂如尿素等;⑤胶粘剂如改性淀粉、脲醛树脂、聚乙烯醇等;⑥稳定剂如磷酸盐等。