【集萃網(wǎng)觀察】1 印染廢水處理現(xiàn)狀
。1)色度深,脫色困難
印染加工生產(chǎn)過(guò)程中,染料的平均損失率約為20%。在各類染料中,活性染料和硫化染料的上染率最低,染料平均排放率高達(dá)30%左右,酸性染料和直接染料的平均排放率也在10%以上。因此,印染廢水色度很高,對(duì)其進(jìn)行脫色處理一直是廢水處理的主要任務(wù)。國(guó)內(nèi)比較成熟的生物活性污泥池處理法、物理化學(xué)處理法和膜處理法等技術(shù),都不同程度地存在脫色效率不高,處理后的印染凈化水無(wú)法被循環(huán)利用的問(wèn)題。
。2)COD(化學(xué)需氧量)高,降解困難
印染廢水COD濃度非常高,這主要是由于在印染加工過(guò)程中除使用大量的合成染料外,還使用了大量難降解的染整助劑,如PVA(聚乙烯醇)、APEO(烷基酚聚氧乙烯醚)以及ABS(烷基苯磺酸鈉)。這些助劑約有95%以上會(huì)殘留在廢水中,從而使得廢水COD高達(dá)2000mg/L,而B(niǎo)OD5/COD值則介于0.2。0.3,廢水的可生化降解性極差[4]。
2 輻射作用機(jī)理
2.1常用輻射源
目前常用的輻射源可以分為兩大類:射線源和儀器源…。
最普遍的輻射源是60co,其次是1”cs和船Kr。60co放射產(chǎn)生
的R射線具有能量高、穿透力強(qiáng)和半衰期長(zhǎng)等特點(diǎn),但是由于射線源的穿透力強(qiáng),所以對(duì)安全防護(hù)要求也要高得多,而且先期投資成本比較大。最常見(jiàn)的儀器源是電子加速器,它具有劑量率高、聚焦性好、能量利用率高和操作方便等特點(diǎn)。在全世界生產(chǎn)用輻射源中,電子加速器約占70%一80%,60Co輻射源只占20%~30%;如果按加工能力計(jì)算,電子加速器則大約占90%,而60Co僅占10%[6]。
2.2輻射降解機(jī)理
采用叮射線或者加速電子對(duì)廢水進(jìn)行處理時(shí),一方面,高能射線可以與污染物直接作用,引起它們分解和改性;另一方面,高能射線以及加速電子可以與水發(fā)生作用,產(chǎn)生一系列的自由基、離子、水合電子(e二)以及離子基等,這些粒子具有相當(dāng)高的活性,能與有機(jī)污染物發(fā)生氧化或者還原作用,使其降解。通常情況下,純水在高能射線輻照下,會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)[7]
H20—.0H(2.7)+eaq-(2.6)+H`(O.45)+H30+(2·6)+H202(0.7)+H2(0.45)
注:式中括號(hào)內(nèi)是G值,即輻射化學(xué)的能量效率,其定義是每吸收100eV射線能量所生成產(chǎn)物的分子數(shù)。
在這些活性自由基中,eaq-和H·屬于還原性離子,·OH與H2O2則為氧化性離子,它們?cè)谟袡C(jī)物的降解中起著最主要的作用。·OH自由基具有很強(qiáng)的電子親和力,氧化還原電位很高,達(dá)2.8V,可以與含芳環(huán)或多重鍵的有機(jī)化合物發(fā)生加成反應(yīng),與飽和的有機(jī)物發(fā)生奪氫反應(yīng)。而H2O2則既可以作為氧化劑,又可作為還原劑。
3 國(guó)內(nèi)外輻射處理印染廢水現(xiàn)狀
采用輻射技術(shù)處理廢水,一方面不會(huì)產(chǎn)生有害試劑,避免對(duì)環(huán)境的二次污染;另一方面,操作簡(jiǎn)單,處理效率高。因此,國(guó)外從20世紀(jì)七八十年代就開(kāi)始進(jìn)行研究,至90年代已經(jīng)有工廠采用輻射技術(shù)進(jìn)行廢水處理。下面僅就國(guó)內(nèi)外輻射技術(shù)在印染廢水處理方面的應(yīng)用研究作一簡(jiǎn)介。
3.1輻射處理對(duì)印染廢水色度的去除效果
印染廢水的脫色效果是評(píng)價(jià)廢水處理方法是否有效的關(guān)鍵指標(biāo)之一。由于目前的染色介質(zhì)以水為主,所以絕大部分染料均易溶于水,而且由于染料分子質(zhì)量較大,多數(shù)染料在水中都能形成親水性膠體,使得印染廢水的常規(guī)脫色變得非常困難[8]。輻射處理本質(zhì)上屬于高級(jí)氧化處理技術(shù),其在輻射過(guò)程中形成的大量·OH自由基和H2O2:,可以迅速氧化染料分子中的不飽和基團(tuán),破壞其發(fā)色基團(tuán)。
對(duì)活性染料水溶液的輻射脫色研究表明,輻射處理可以有效去除染料水溶液的顏色[9-12].對(duì)于低濃度(50mg/L)的偶氮類活性染料,如活性黑5和活性紅198,1kGy的輻射劑量即可以達(dá)到99%的脫色率(1戈瑞表示1kg受輻照物質(zhì)吸收1J能量)。而對(duì)于高質(zhì)量濃度(800mg/L)活性染料,如活性紅M一3BE、活性藍(lán)XBR和活性黃x—R水溶液,要想達(dá)到顯著的脫色效果,則需要加大輻射劑量。例如,偶氮類的活性紅M一3BE脫色率達(dá)到100%時(shí),吸收劑量約為27.8kGy[9];而對(duì)于蒽醌類的活性藍(lán)XBR,當(dāng)吸收劑量為25kGy時(shí),其脫色率也只能達(dá)到84%。這說(shuō)明染料的種類對(duì)其脫色率起著重要作用,在低吸收劑量(9.2kGy)下,蒽醌結(jié)構(gòu)的活性藍(lán)XBR脫色率只有33%,遠(yuǎn)低于偶氮結(jié)構(gòu)的活性黃x-R76%的脫色率[10].
除此之外,對(duì)于水溶性的酸性[13-16]和直接染料[17]輻射處理也有較好的脫色效果。顧建忠、朱錦梁等人對(duì)蒽醌染料酸性藍(lán)40溶液采用電子束輻射研究表明,采用0.3MeV電子加速器進(jìn)行輻射處理時(shí),隨著輻照時(shí)間的延長(zhǎng),酸性藍(lán)40水溶液的色度先是快速下降,之后逐漸趨于平穩(wěn),15min之后染液已經(jīng)無(wú)色;且染液濃度越大,達(dá)到完全脫色所需的輻照劑量也越大。AliVahdat等人則利用10MeV電子加速器對(duì)直接染料進(jìn)行了脫色研究,結(jié)果表明,對(duì)于50mg,/L的直接黑22,9kGy的吸收劑量即可以使其完全脫色;而當(dāng)染料質(zhì)量濃度升高到100,150和200mg/L時(shí),其脫色率則分別降低至61.7%,59.6%和52.9%。