【集萃網(wǎng)觀察】摘要：印染廢水成分復(fù)雜，色度高，本文按照其脫色方法(吸附、絮凝)分析了各脫色劑的脫色機理，評述了各種脫色劑的脫色效果，總結(jié)了各種脫色劑的優(yōu)缺點。
關(guān)鍵詞：印染廢水；脫色；吸附；絮凝
近年來，印染廢水脫色研究十分活躍，根據(jù)處理方法不同可分為兩大類，即生化法和物化法。物化法包括吸附、混凝、中和等，生化法包括活性污泥法、生物轉(zhuǎn)盤等。實際水處理工程中常常是多種方法組合，以便取得最佳的效果。本文將對吸附脫色和絮凝脫色作一綜述。
1 吸附法
吸附法是采用活性炭、粘土等多孔物質(zhì)的粉末或顆粒與廢水混合，或使廢水通過由其顆粒狀物組成的濾床，使廢水中染料等污染物質(zhì)吸附于多孔物質(zhì)表面等而除去。吸附脫色的一個主要優(yōu)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(jié)構(gòu)[1]。
1.1 活性炭吸附劑
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[1]。通�；钚蕴坑蓜游镄蕴�、木炭、瀝青炭等含炭為主的
物質(zhì)經(jīng)高溫炭化和活化而成�；钚蕴课⒖锥唷⒋笾锌撞蛔�、親水性強，限制了大分子及疏水性染料的內(nèi)擴散，適用于分子量不超過400的水溶性染料分子脫色，對大分子或疏水性染料的脫色效果較差[2]。采用活性炭可以有效去除廢水中的活性染料、堿性染料、偶氮染料。在一定條件下，活性炭還可直接吸附某些重金屬離子。另外，活性炭吸附水溶性染料時，吸附率高，但不能吸附懸浮固體(SS)及不溶性染料�；钚蕴侩m然吸附性能優(yōu)良，但由于再生困難，成本高，一般應(yīng)用于濃度較低的染料廢水處理或深度處理。對于中小企業(yè)而言，往往需要價格便宜、原材料易得的吸附劑來處理廢水[3]。
1.2 礦物吸附劑
有機膨潤土水處理劑具有原料豐富、價格低廉、制備方法簡單、吸附性能良好的特點。目前，有關(guān)新型膨潤土吸附劑在廢水處理中應(yīng)用的研究已涉及去除重金屬離子、去除有機污染物、脫色、脫磷、除臭等諸多領(lǐng)域，且實驗室已制得效果良好的產(chǎn)品。膨潤土是以蒙脫石為主要成份的粘土，蒙脫石是2：1型層狀硅鋁酸鹽，在層間具有可交換的鈣、鎂、鈉等離子，膨潤土顆粒表面往往存在負電荷和正電荷，負電荷又包括恒定負電荷和pH控制負電荷，這些性質(zhì)決定了膨潤土具有良好的吸附、離子交換等性能，在印染廢水處理中獲得了廣泛的應(yīng)用[4]。趙東源等利用天然蒙脫土處理含酸性陽離子染料廢水，研究發(fā)現(xiàn)脫色率可達90%以上，COD去除率高達96.9%，蒙脫土是通過吸附機理去除色素的，并具有操作簡單，周期適中，易再生和投資少等特點[2]。
王琪全等[5]研究了麥飯石對水溶性染料直接耐酸大紅4BS的吸附作用。研究結(jié)果表明，麥飯石對染料的吸附較好地符合Langmuir方程，且對染料溶液及實際廢水具有良好的脫色率和COD去除率。我國麥飯石資源豐富，開辟麥飯石吸附脫色技術(shù)，前景廣闊。
裘祖楠等[6]研究了用凹凸棒石粉末作為吸附劑去除染色廢水，脫色效果明顯，對陽離子和活性染料脫色效果尤其顯著。值得注意的是，礦物的脫色機理除了吸附作用外，還具有絮凝和離子交換吸附的綜合作用。
1.3 煤、爐渣吸附劑
煤、爐渣作為工業(yè)廢物，具有微孔多、表面積大的特點對印染廢水中分子量較大，非極性染料和助劑等都具有很好的吸附效果，當(dāng)煤渣微孔與被吸附物質(zhì)的顆粒直徑大小越相近時，吸附效果越好。南寧市絹麻紡織印染廠用煤渣對印染廢水進行脫色，所采用的煤渣的空隙率達72.8%，該煤渣對不同類型染料的吸附脫色率在62.5%~99.5%之間用。煤渣是一種不需再生，不需費用的吸附物質(zhì)，對單一和多種染料組成的各種印染廢水都具有良好的處理效果，脫色率一般大于96%。
用粉煤灰作脫色的吸附劑，其投資和運行費用明顯低于活性炭，因此，在經(jīng)濟上較為合理。張竹青網(wǎng)研究結(jié)果表明粉煤灰對活性染料艷紅x.3B和活性艷紅x.8B具有良好的脫色效果。
活化煤是以劣質(zhì)煤為原料，經(jīng)破碎、篩選、浸泡、接種等工藝制成的一種新型優(yōu)質(zhì)水處理濾料。它具有較大的內(nèi)表面積，中孔較為發(fā)達，有利于對較大分子有機物的吸附。郭麗等[9]用活化煤處理印染廢水試驗結(jié)果表明，活化煤作為三級處理印染廢水的效果是明顯的。去除率基本穩(wěn)定在：COD去除率大于80%，脫色率大于70%左右。該方法具有投資低(比活性炭低40%)，占地面積小，操作簡單，便于管理，處理效果穩(wěn)定，為廢水深度處理開辟了一條經(jīng)濟有效的途徑。
1.4 合成無機吸附劑
含有二氧化硅的復(fù)合氧化物和活性MgO可用于處理染料廢水，且具有熱再生性。采用Mg(OH) 吸附處理陰離子染料廢水顯示了優(yōu)良的脫色效果，其脫色原理是利用鎂鹽加堿生成帶正電荷的Mg(OH)2沉淀，強烈吸附帶負電荷的陰離子染料而使染料廢水脫色，許坤等[10]的研究表明，Mg(OH)2對陰離子染料的脫色率高達99%～100%，Mg(OH)2吸附后放置時間不宜過長，否則可能發(fā)生解吸影響脫色效果。
1.5 離子交換樹脂吸附劑
近年來，針對水溶性離子型染料廢水脫色困難這一問題，進行了利用磺化煤和改性纖維素離子交換樹脂進行脫色的研究。
磺化煤是一種新型水處理離子交換劑，是由劣質(zhì)煤(如褐煤)經(jīng)過硫酸處理進行縮聚反應(yīng)和在結(jié)構(gòu)中引入磺基和羧基，其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，并在相當(dāng)秸度上提高了離子交換吸附能力，增加了化學(xué)穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性。宋光薄[11]以棉纖維為原料，利用尿素和磷酸脂H型陽離子交換纖維，對陽離子染料進行了脫色的初步探索，發(fā)現(xiàn)其吸附脫色性能遠優(yōu)于一般的活性炭。
1.6 天然廢料吸附劑
除上述幾類吸附劑外，也有研究者采用各種天然植物廢料如鋸屑、稻殼、玉米棒、甘蔗渣等進行印染廢水的脫色試驗，均表現(xiàn)了一定的脫色能力。
在埃及，大量的玉米棒成為農(nóng)業(yè)廢棄物，該國開展了利用玉米棒對紡織廢水進行吸附脫色的研究。實驗采用玉米棒對兩種堿性染料Astrazon Blue和
Maxilon Red以及兩種酸性染料Telon Blue和Eri.onyal Red的吸附結(jié)果，研究結(jié)果表明，玉米棒對堿性染料的吸附容量較酸性染料高[12]。玉米棒上染有色物質(zhì)后仍具有可燃性，可作為一種燃料使用。
利用吸附法處理印染廢水，應(yīng)當(dāng)重視吸附染料后的吸附劑再生以及廢吸附劑的后處理，這對于減少二次污染是十分有利的。粘土、煤渣等類型吸附劑可考慮作為工業(yè)燒磚的原料以經(jīng)高溫分解有機物而實現(xiàn)廢渣的無害化處理。
2 絮凝脫色
印染廢水絮凝脫色機制就是以吸附架橋理論為基礎(chǔ)的。就無機絮凝劑而言，是鐵系、鋁系等絮凝劑發(fā)生水解和聚合反應(yīng)，生成高價聚羥陽離子，與水中的膠體進行壓縮雙電層、電中和脫穩(wěn)、吸附架橋并輔以沉淀物網(wǎng)捕、卷掃作用，沉淀去除生成的粗大絮體(礬花)，從而達到凈水脫色目的。對于有機高分子絮凝劑而言，除了電中和與架橋作用外，可能還存在類似化學(xué)反應(yīng)成鍵的絮凝機制。
2.1 無機混凝劑
常用無機混凝劑是鐵、鋁等金屬鹽。這些金屬鹽的分子電荷數(shù)多，故具有較大的混凝凝效果。鐵鹽、鋁鹽的混凝效果受pH的影響較大。以鋁鹽為例，鋁與水中之OH。作用形成氫氧化鋁，表現(xiàn)出大的混凝效果。如果此時水中堿度不足(pH低)，形成氫氧化鋁的氫氧根離子不足便形不成沉淀。另一方面，如DH過高，氫氧化鋁就會變成鋁酸根離子而再度溶解，從而降低凝集效果。pH值過高或過低，其溶解度都變大，不利于凝集。因此必須對染色廢水的pH進行調(diào)整，分別調(diào)整到其最適宜值。根據(jù)實驗可求得各種混凝劑的最佳pH值。
高寶玉[13]研制的含金屬離子的聚硅酸脫色混凝劑(PSMA)，用來處理含分散染料、酸性染料的廢水，當(dāng)投加量為45mg/L時，色度去除率均達95%以上。
通過多方面的研究及實踐證明，利用無機混凝劑可以較好地去除印染廢水中大部分懸浮態(tài)染料、分散染料、還原染料、硫化染料及水溶性染料中分子量較大的部分直接染料，但對于活性染料、金屬絡(luò)合染料的去除效果則較低[14]。
2.2 有機絮凝劑
由于普通的無機混凝劑在廢水處理中藥劑投加量大，處理費用高，且隨水質(zhì)的變化需改變加藥條件，因此運行管理比較復(fù)雜。最近幾年的研究結(jié)果表明，有機絮凝劑特別是人工合成的高分子絮凝劑對印染廢水顯示出更好的脫色效果。目前用于印染廢水中的有機絮凝劑主要分為表面活性劑、天然高分子及其改性劑、人工合成的有機高分子絮凝劑三大類[15]。
2.2.1 表面活性劑
有研究者用十二酰胺基乙基吡啶氯化物或十六烷基溴化吡啶鹽處理水溶性陰離子染料廢水，如澄堿H2R、Ostazin棕H4GR、Ostazin亮橙H2R等，其處理效果都很理想。
表面活性劑在印染廢水處理中還可用做助凝劑。陳潤銘[16]在處理含堿性品紅等陽離子印染廢水時，利用十二烷基苯磺酸鈉與陽離子染料發(fā)生化學(xué)作用，靠氫鍵及靜電結(jié)合，使原來帶正電荷的陽離子染料粒子轉(zhuǎn)變?yōu)閹ж撾姾傻牧Ｗ�，再與PFAS絮凝劑產(chǎn)生絮凝沉淀，色度去除率可達99%。陽離子表面活性劑與印染廢水中染料分子的絡(luò)合反應(yīng)具有較強的選擇性。通常情況下，單獨使用難以達到很好的效果，往往在使用時和鋁鹽復(fù)配。
2.2.2 天然高分子及其改性劑
天然高分子絮凝劑的主要品種有淀粉及其淀粉衍生物、木質(zhì)素衍生物和甲殼質(zhì)衍生物三大類。
方忻蘭[17]利用海蝦、蟹殼為原料，制得的殼聚糖為陰離子型天然有機高分子絮凝劑，用來處理印染廢水，COD去除率可達85%以上，形成的礬花顆粒大，沉降快。
天然高分子絮凝劑通常使用農(nóng)副產(chǎn)品中的有機高分子物質(zhì)提取制得，價廉，易降解，但電荷密度較小，分子量較低，且易發(fā)生生物降解而失去絮凝活性，故使用范圍不廣。
2.2.3 人工合成的有機高分子絮凝劑
人工合成的有機高分子絮凝劑，分子量大，分子鏈中所帶的官能團多，在水中的伸展度大，絮凝性能好，用量小，pH值范圍廣。同時在絮凝過濾、脫水等
分離操作方面都具有優(yōu)越的性能。
高分子絮凝劑的品種主要有：聚丙烯酰胺、聚烯酸、聚二甲基二丙基氯銨、聚胺。與無機絮凝劑相比，高分子絮凝劑具有多種優(yōu)點：(1)高分子絮凝劑一
般為具有數(shù)萬乃至數(shù)千萬分子量的水溶性高分子，在其細長的分子中，有許多官能團。這種官能團在中和粒子表面電荷同時，能使粒子間牢固結(jié)合，從而生成穩(wěn)定的凝絮。(2)由高分子絮凝劑生成的凝絮，其成長速度快，且體積較大，因此可縮短處理時間。(3)無機絮凝劑對pH值有高度依賴性，而高分子絮凝劑的作用則較穩(wěn)定。當(dāng)然，它們也有各自的最佳范圍，要避免不加區(qū)別地任意使用。(4)高分子絮凝劑的用量為被處理水的lxl0 ～10xl0 就可充分發(fā)揮效果，其使用量少，凝絮脫水后殘渣量少。國外的研究學(xué)者合成的PAN.DOC型高分子混凝劑是目前被廣泛使用的合成高分子絮凝劑之一，它是由二氰二胺在堿性條件下對聚丙烯腈進行了側(cè)鏈改性而合成，使不溶于水的聚丙烯腈變成水溶性的兩性聚電解質(zhì)。它含有多種活性基團，對水溶性染料有較強的吸咐作用，對含活性染料、酸性染料的印染廢水的COD去除率達63%，色度去除率達90%以上[l4]。
2.3 生物絮凝劑
我國南開大學(xué)莊益源[18]篩選了六株對染料廢水有較好的絮凝脫色作用的菌株，開發(fā)了NAT型生物絮凝劑，對活艷藍NKR，酸性湖藍A，酸性品藍G的降解作用顯著。
使用絮凝脫色法可以有效地除去廢水中不溶性染料或以膠體狀態(tài)存在的染料。但卻基本上不能除去水溶性染料。不過，若幾種絮凝劑并用，或采用復(fù)合絮凝劑通常可以有效地去除水溶性染料。
3 結(jié)語
活性炭吸附脫色技術(shù)不適合印染廢水的一級處理，只能用于深度脫色處理，活性炭處理成本高，再生困難。煤、爐渣吸附劑，原料來源廣，成本低，但處
理印染廢水之后存在二次污染，所以只適合與生化法或砂過濾等方法聯(lián)合使用。
近年來，人們研究較多的是有機絮凝劑，尤其是人工合成的有機高分子絮凝劑，它種類繁多，具有優(yōu)異的性能，但是因價格、一些合成體中殘留單體的毒性等方面的限制，使其在應(yīng)用中受到制約，因此開發(fā)研制價廉、無毒、高效的新型有機絮凝劑，已成為絮凝法的主要研究方向之一。另外，在應(yīng)用中可將有機絮凝劑與無機混凝劑復(fù)配使用，充分發(fā)揮有機高分子絮凝劑的吸咐架橋性能和無機混凝劑的電性中和能力，從而保證復(fù)合混凝劑的高效性，使出水達到較好的效果。此外，單一的絮凝技術(shù)處理印染廢水效果往往不佳，因此，根據(jù)實際出水要求，還應(yīng)注意采用適當(dāng)?shù)念A(yù)處理和后處理手段，發(fā)揮絮凝工藝與其它工藝的協(xié)同工作的優(yōu)勢，以達到綜合治理的目的，這對于提高印染廢水的處理效果，降低處理成本具有極其重要的意義。
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