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(shí)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(duì)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(gè)主要優(yōu)點(diǎn)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(duì)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?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?;钚蕴课⒖锥唷⒋笾锌撞蛔?、親水性強(qiáng),限制了大分子及疏水性染料的內(nèi)擴(kuò)散,適用于分子量不超過400的水溶性染料分子脫色,對(duì)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(shí),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(duì)于中小企業(yè)而言,往往需要價(jià)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(jī)膨潤土水處理劑具有原料豐富、價(jià)格低廉、制備方法簡單、吸附性能良好的特點(diǎn)。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(jī)污染物、脫色、脫磷、除臭等諸多領(lǐng)域,且實(shí)驗(yàn)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(fù)電荷和正電荷,負(fù)電荷又包括恒定負(fù)電荷和pH控制負(fù)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(dá)90%以上,COD去除率高達(dá)96.9%,蒙脫土是通過吸附機(jī)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(diǎn)[2]。
王琪全等[5]研究了麥飯石對(duì)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(duì)染料的吸附較好地符合Langmuir方程,且對(duì)染料溶液及實(shí)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(duì)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(jī)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(diǎn)對(duì)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(shí),吸附效果越好。南寧市絹麻紡織印染廠用煤渣對(duì)印染廢水進(jìn)行脫色,所采用的煤渣的空隙率達(dá)72.8%,該煤渣對(duì)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(fèi)用的吸附物質(zhì),對(duì)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(yùn)行費(fèi)用明顯低于活性炭,因此,在經(jīng)濟(jì)上較為合理。張竹青網(wǎng)研究結(jié)果表明粉煤灰對(duì)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(dá),有利于對(duì)較大分子有機(jī)物的吸附。郭麗等[9]用活化煤處理印染廢水試驗(yàn)結(jié)果表明,活化煤作為三級(jí)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(jì)有效的途徑。
1.4合成無機(jī)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(qiáng)烈吸附帶負(fù)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(duì)陰離子染料的脫色率高達(dá)99%~100%,Mg(OH)2吸附后放置時(shí)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(duì)水溶性離子型染料廢水脫色困難這一問題,進(jìn)行了利用磺化煤和改性纖維素離子交換樹脂進(jìn)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(jìn)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(jī)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(duì)陽離子染料進(jìn)行了脫色的初步探索,發(fā)現(xiàn)其吸附脫色性能遠(yuǎn)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(jìn)行印染廢水的脫色試驗(yàn),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(duì)紡織廢水進(jìn)行吸附脫色的研究。實(shí)驗(yàn)采用玉米棒對(duì)兩種堿性染料AstrazonBlue和
MaxilonRed以及兩種酸性染料TelonBlue和Eri.onyalRed的吸附結(jié)果,研究結(jié)果表明,玉米棒對(duì)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(duì)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(jī)物而實(shí)現(xiàn)廢渣的無害化處理。
2絮凝脫色
印染廢水絮凝脫色機(jī)制就是以吸附架橋理論為基礎(chǔ)的。就無機(jī)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(jià)聚羥陽離子,與水中的膠體進(jìn)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(dá)到凈水脫色目的。對(duì)于有機(jī)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(jī)制。