核心提示：印染廢水成分復(fù)雜、色度大、濃度高,含有的難降解物質(zhì)多。它所包含的染料主要有親水性的直接染料、酸性染料、活性染料及疏水性的還原染料、硫化染料、分散染料等。這些染料品種繁多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造成印染廢水含有多種具有生物毒性或三致性能的有機(jī)物。而且有機(jī)物質(zhì)之間還具有協(xié)同增強(qiáng)的作用。因此印染廢水的脫色是廢水處理的主要問(wèn)題。目前常用的印染廢水脫色方法有吸附法、絮凝法、氧化法、電解法以及生化法等。
印染廢水成分復(fù)雜、色度大、濃度高,含有的難降解物質(zhì)多。它所包含的染料主要有親水性的直接染料、酸性染料、活性染料及疏水性的還原染料、硫化染料、分散染料等。這些染料品種繁多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造成印染廢水含有多種具有生物毒性或三致性能的有機(jī)物。而且有機(jī)物質(zhì)之間還具有協(xié)同增強(qiáng)的作用。因此印染廢水的脫色是廢水處理的主要問(wèn)題。目前常用的印染廢水脫色方法有吸附法、絮凝法、氧化法、電解法以及生化法等。本文重點(diǎn)對(duì)近年來(lái)吸附方面所用的一些吸附劑及其研究的一些新進(jìn)展作一介紹。
1幾種吸附劑的應(yīng)用
吸附法主要是利用活性炭、黏土等多孔物質(zhì)(粉末或顆粒)處理廢水,使廢水中的污染物質(zhì)吸附在多孔物質(zhì)表面或被過(guò)濾除去。吸附劑主要包括可再生吸附劑,如活性炭、離子交換纖維等;不可再生吸附劑,如天然礦物、膨潤(rùn)土、硅藻土、工業(yè)廢料(如煤渣、鐵屑、粉煤灰等)以及天然廢料如木炭、鋸屑、殼聚糖、廢棄蛋白原料等。
11活性炭吸附劑
活性炭吸附劑是由動(dòng)物性炭、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。活性炭具有很大的比表面積,是一種優(yōu)良的吸附劑,在水處理工業(yè)中廣泛應(yīng)用,至今仍是廢水脫色的最好吸附劑。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外都進(jìn)行了很多的研究工作。
賈冰玉等人研究了用活性炭纖維去除水中直接深藍(lán)Ｌ3ＲＢ染料以及活性炭的再生問(wèn)題。他們應(yīng)用紅外及可見(jiàn)分子吸收光譜法研究了活性炭纖維(ＡＣＦ)對(duì)直接深藍(lán)Ｌ3ＲＢ(ＤＤＢ,Ｃ.Ｔ.Ｄｉｒｅｃｔ.ｂｌｕｅ.Ｔ1)的吸附行為。用電化學(xué)法研究了ＤＤＢ飽和吸附后,ＡＣＦ再生的可能性,發(fā)現(xiàn)ＡＣＦ最佳吸附條件為ｐＨ=5,以2%ＮａＣｌ水溶液支持電解液,用銅棒和石墨棒分別作陰極和陽(yáng)極,陰極區(qū)ＡＣＦ再生率達(dá)95%。
目前,國(guó)外的活性炭吸附多用于三級(jí)處理。該法對(duì)處理水中的溶解性有機(jī)物非常有效,國(guó)外學(xué)者研究活性炭對(duì)印染廢水的處理[2],結(jié)果表明,活性炭對(duì)水溶性染料的吸附率、ＢＯＤ去除率、ＣＯＤ去除率分別達(dá)到93%、92%和63%,活性炭吸附ＣＯＤ能達(dá)到500ｍｇ/ｇ炭。如果對(duì)污水先進(jìn)行曝氣,則會(huì)加快吸附速率;但如果廢水ＢＯＤ5>200ｍｇ/Ｌ,采取這種方法則是不經(jīng)濟(jì)的。ＩｄｉｌＡｒｓｌａｎＡｌａｔｏｎ用顆粒活性炭深度處理經(jīng)生物氧化后的印染廢水,在ｐＨ值<7時(shí),ＣＯＤ、ＴＯＣ的去除率大大提高;如果活性炭和Ｏ3氧化體系結(jié)合使用效果更好,ＣＯＤ由原液的224ｍｇ/Ｌ降到了131ｍｇ/Ｌ,ＴＯＣ從58ｍｇ/Ｌ降到了42ｍｇ/Ｌ,色度去除完全[3]。雖然活性炭的吸附效果很好,但它一般只適用濃度較低的廢水和深度廢水處理。對(duì)于染色廢水,顆粒狀活性炭只能吸附水中可溶性染料(如陽(yáng)離子染料、酸性染料、活性染料等),而對(duì)懸浮狀不溶性染料的去除效果則很差,加之活性炭再生費(fèi)用較高,使活性炭吸附法的應(yīng)用受到限制。
12改性礦土和合成樹(shù)脂吸附劑
天然粘土資源豐富,價(jià)廉易得,采用粘土、改性粘土及其他天然礦石處理印染廢水也有廣泛的研究。膨潤(rùn)土的主要成分是蒙脫石,蒙脫石具有負(fù)電性,可吸附交換陽(yáng)離子和極性分子。它的比表面積非常大,具有很強(qiáng)的吸附性,但天然膨潤(rùn)土對(duì)有機(jī)染料的吸附脫色效果并不好。因此國(guó)內(nèi)外都將注意力集中在對(duì)膨潤(rùn)土的改性研究上。
改性膨潤(rùn)土的比表面積增大(例如酸性膨潤(rùn)土),孔隙多,結(jié)構(gòu)疏松,大大提高了其對(duì)有機(jī)物的吸附和離子交換能力。樓文斌用不同改性膨潤(rùn)土對(duì)活性艷藍(lán)ＸＢＲ、活性艷橙ＸＧＮ和直接耐曬藍(lán)Ｂ2ＲＬ三種染料吸附脫色效果進(jìn)行了研究,確定出了一種膨潤(rùn)土的改性工藝條件,并研究了改性膨潤(rùn)土用量對(duì)染料的吸附脫色效果的影響。結(jié)果表明,上述三種染料脫色效果與膨潤(rùn)土的改性條件及改性處理液的ｐＨ值有很大關(guān)系,該改性膨潤(rùn)土對(duì)印染廢水中的藍(lán)色和紫紅色染料都有較好的脫色效果,脫色率達(dá)90%以上。許坤等人通過(guò)對(duì)凹凸棒石粘土脫色效果的系統(tǒng)研究,發(fā)現(xiàn)粉末狀凹凸棒石粘土對(duì)水溶性陽(yáng)離子染料有良好的脫色效果,當(dāng)陽(yáng)離子染料起始濃度為100ｍｇ/Ｌ時(shí),平均脫色率為989%。
硅藻土也是一種優(yōu)良的多孔性吸附劑,其來(lái)源豐富,價(jià)格低廉,性質(zhì)穩(wěn)定,其表面有大量硅羥基基團(tuán),能更好地實(shí)現(xiàn)光生空穴的捕獲,抑制電子空穴對(duì)的結(jié)合。何媛媛等人以Ｔｉ(ＳＯ4)2與硅藻土為原料,采用浸漬法制備ＴｉＯ2硅藻土復(fù)合光催化劑,該催化劑既有較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,光催化劑用量為1ｇ/Ｌ,反應(yīng)時(shí)間為30ｍｉｎ的條件下,利用該催化劑處理濃度為20ｍｇ/Ｌ的亞甲基藍(lán)水溶液,脫色率達(dá)96%。
沸石是自然界中廣為存在的一種硅鋁酸鹽礦物。它特殊的四面體骨架結(jié)構(gòu),使得天然沸石具有較大的表面積和較高的離子交換性。改性沸石對(duì)印染廢水的脫色率更好,脫色率高于90%,比天然沸石的脫色能力增大20倍以上。蛋白石頁(yè)巖是一種新型的吸附材料,它具有較發(fā)達(dá)的孔隙,孔隙的內(nèi)表面積大,孔隙又分為大孔、中孔、微孔,蛋白石頁(yè)巖的這些物理特性決定了它具有一定的吸附作用。實(shí)驗(yàn)證明,蛋白石頁(yè)巖對(duì)堿性玫瑰紅和堿性桃紅染料廢水的去除率達(dá)100%,效果很好。
此外,高嶺土也是一種吸附劑,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)鏈有機(jī)陽(yáng)離子處理的高嶺土能有效地吸附廢水中的黃色直接染料。天然吸附劑價(jià)廉易得,對(duì)廢水中染料的去除率很高,有的天然吸附劑可直接用于廢水吸附效果良好,如硅藻土、蛋白石頁(yè)巖等;有些天然吸附劑經(jīng)改性后對(duì)印染廢水的脫色率很高如膨潤(rùn)土、沸石。因此天然吸附材料符合當(dāng)前使用要求,應(yīng)大力發(fā)展。
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