核心提示：印染废水成分复杂、色度大、浓度高,含有的难降解物质多。它所包含的染料主要有亲水性的直接染料、酸性染料、活性染料及疏水性的还原染料、硫化染料、分散染料等。这些染料品种繁多,结构复杂,造成印染废水含有多种具有生物毒性或三致性能的有机物。而且有机物质之间还具有协同增强的作用。因此印染废水的脱色是废水处理的主要问题。目前常用的印染废水脱色方法有吸附法、絮凝法、氧化法、电解法以及生化法等。
印染废水成分复杂、色度大、浓度高,含有的难降解物质多。它所包含的染料主要有亲水性的直接染料、酸性染料、活性染料及疏水性的还原染料、硫化染料、分散染料等。这些染料品种繁多,结构复杂,造成印染废水含有多种具有生物毒性或三致性能的有机物。而且有机物质之间还具有协同增强的作用。因此印染废水的脱色是废水处理的主要问题。目前常用的印染废水脱色方法有吸附法、絮凝法、氧化法、电解法以及生化法等。本文重点对近年来吸附方面所用的一些吸附剂及其研究的一些新进展作一介绍。
1几种吸附剂的应用
吸附法主要是利用活性炭、黏土等多孔物质(粉末或颗粒)处理废水,使废水中的污染物质吸附在多孔物质表面或被过滤除去。吸附剂主要包括可再生吸附剂,如活性炭、离子交换纤维等;不可再生吸附剂,如天然矿物、膨润土、硅藻土、工业废料(如煤渣、铁屑、粉煤灰等)以及天然废料如木炭、锯屑、壳聚糖、废弃蛋白原料等。
11活性炭吸附剂
活性炭吸附剂是由动物性炭、木炭、沥青炭等含炭为主的物质经高温炭化和活化而成。活性炭具有很大的比表面积,是一种优良的吸附剂,在水处理工业中广泛应用,至今仍是废水脱色的最好吸附剂。近年来,国内外都进行了很多的研究工作。
贾冰玉等人研究了用活性炭纤维去除水中直接深蓝Ｌ3ＲＢ染料以及活性炭的再生问题。他们应用红外及可见分子吸收光谱法研究了活性炭纤维(ＡＣＦ)对直接深蓝Ｌ3ＲＢ(ＤＤＢ,Ｃ.Ｔ.Ｄｉｒｅｃｔ.ｂｌｕｅ.Ｔ1)的吸附行为。用电化学法研究了ＤＤＢ饱和吸附后,ＡＣＦ再生的可能性,发现ＡＣＦ最佳吸附条件为ｐＨ=5,以2%ＮａＣｌ水溶液支持电解液,用铜棒和石墨棒分别作阴极和阳极,阴极区ＡＣＦ再生率达95%。
目前,国外的活性炭吸附多用于三级处理。该法对处理水中的溶解性有机物非常有效,国外学者研究活性炭对印染废水的处理[2],结果表明,活性炭对水溶性染料的吸附率、ＢＯＤ去除率、ＣＯＤ去除率分别达到93%、92%和63%,活性炭吸附ＣＯＤ能达到500ｍｇ/ｇ炭。如果对污水先进行曝气,则会加快吸附速率;但如果废水ＢＯＤ5>200ｍｇ/Ｌ,采取这种方法则是不经济的。ＩｄｉｌＡｒｓｌａｎＡｌａｔｏｎ用颗粒活性炭深度处理经生物氧化后的印染废水,在ｐＨ值<7时,ＣＯＤ、ＴＯＣ的去除率大大提高;如果活性炭和Ｏ3氧化体系结合使用效果更好,ＣＯＤ由原液的224ｍｇ/Ｌ降到了131ｍｇ/Ｌ,ＴＯＣ从58ｍｇ/Ｌ降到了42ｍｇ/Ｌ,色度去除完全[3]。虽然活性炭的吸附效果很好,但它一般只适用浓度较低的废水和深度废水处理。对于染色废水,颗粒状活性炭只能吸附水中可溶性染料(如阳离子染料、酸性染料、活性染料等),而对悬浮状不溶性染料的去除效果则很差,加之活性炭再生费用较高,使活性炭吸附法的应用受到限制。
12改性矿土和合成树脂吸附剂
天然粘土资源丰富,价廉易得,采用粘土、改性粘土及其他天然矿石处理印染废水也有广泛的研究。膨润土的主要成分是蒙脱石,蒙脱石具有负电性,可吸附交换阳离子和极性分子。它的比表面积非常大,具有很强的吸附性,但天然膨润土对有机染料的吸附脱色效果并不好。因此国内外都将注意力集中在对膨润土的改性研究上。
改性膨润土的比表面积增大(例如酸性膨润土),孔隙多,结构疏松,大大提高了其对有机物的吸附和离子交换能力。楼文斌用不同改性膨润土对活性艳蓝ＸＢＲ、活性艳橙ＸＧＮ和直接耐晒蓝Ｂ2ＲＬ三种染料吸附脱色效果进行了研究,确定出了一种膨润土的改性工艺条件,并研究了改性膨润土用量对染料的吸附脱色效果的影响。结果表明,上述三种染料脱色效果与膨润土的改性条件及改性处理液的ｐＨ值有很大关系,该改性膨润土对印染废水中的蓝色和紫红色染料都有较好的脱色效果,脱色率达90%以上。许坤等人通过对凹凸棒石粘土脱色效果的系统研究,发现粉末状凹凸棒石粘土对水溶性阳离子染料有良好的脱色效果,当阳离子染料起始浓度为100ｍｇ/Ｌ时,平均脱色率为989%。
硅藻土也是一种优良的多孔性吸附剂,其来源丰富,价格低廉,性质稳定,其表面有大量硅羟基基团,能更好地实现光生空穴的捕获,抑制电子空穴对的结合。何媛媛等人以Ｔｉ(ＳＯ4)2与硅藻土为原料,采用浸渍法制备ＴｉＯ2硅藻土复合光催化剂,该催化剂既有较高的紫外光催化活性,也有良好的吸附性。在160Ｗ的紫外光照射,光催化剂用量为1ｇ/Ｌ,反应时间为30ｍｉｎ的条件下,利用该催化剂处理浓度为20ｍｇ/Ｌ的亚甲基蓝水溶液,脱色率达96%。
沸石是自然界中广为存在的一种硅铝酸盐矿物。它特殊的四面体骨架结构,使得天然沸石具有较大的表面积和较高的离子交换性。改性沸石对印染废水的脱色率更好,脱色率高于90%,比天然沸石的脱色能力增大20倍以上。蛋白石页岩是一种新型的吸附材料,它具有较发达的孔隙,孔隙的内表面积大,孔隙又分为大孔、中孔、微孔,蛋白石页岩的这些物理特性决定了它具有一定的吸附作用。实验证明,蛋白石页岩对碱性玫瑰红和碱性桃红染料废水的去除率达100%,效果很好。
此外,高岭土也是一种吸附剂,经过长链有机阳离子处理的高岭土能有效地吸附废水中的黄色直接染料。天然吸附剂价廉易得,对废水中染料的去除率很高,有的天然吸附剂可直接用于废水吸附效果良好,如硅藻土、蛋白石页岩等;有些天然吸附剂经改性后对印染废水的脱色率很高如膨润土、沸石。因此天然吸附材料符合当前使用要求,应大力发展。
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