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        江苏铭盛环境

        酸性染料废水处理技术

        文章出处:未知发表时间:2021-11-22 14:37:32


         

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        我国是染料生产制备和印染行业大国,在染料生产制备和应用过程中易产生大量染料废水,众多难降解染料废水的产生给水处理行业带来严峻的考验。随着染料废水处理研讨的不时深化,各种处置办法被不时研发出来,但在实践应用中依然存在一些问题;另外还有一些有效技术目前仍处于实验室研讨阶段,需求不时增强其工程应用。

         

          酸性染料是指在染料分子中含有酸性基团的染料,有偶氮型、蒽醌型、三芳甲烷型等,大局部属于偶氮染料。酸性染料能与蛋白质纤维的氨基分离成离子键,适用范围较广,可在酸性、弱酸性及中性条件下运用。酸性染料主要用于羊毛、蚕丝等的染色,但应用率较低,大量染料随着废水排放到环境中。酸性染料废水具有色度大、可生化性差、污染物化学性质稳定、抗氧化才能强等特性。由于应用的普遍性、在环境中的难降解性以及产生三致污染物的毒害性,如何有效处置酸性染料废水已成环境修复范畴的研讨热点。很多专家、学者针对不同类型的染料废水展开了一系列研讨工作,针对酸性染料废水的处置目前主要有以下3种技术。

         

          1、生物处置技术

         

          生物处置技术是有机工业水处理的传统办法之一,主要是应用各种微生物的生化代谢作用去除废水中的有机污染物或转化为无毒、低毒性物质等。目前,生物处置技术在染料废水处理中的应用主要是菌株的驯化与挑选以及生物转化酶等的应用。如田利强等采用漆酶DENILITEⅡ催化酸性蓝80染液,脱色率到达77%。另外,国内外学者还研讨了细菌、真菌等对酸性染料的脱色效果,发现细菌、真菌等对酸性蓝等酸性染料有较好的吸附和降解效果。如Bankole等应用新别离的丝状真菌降解酸性红88,获得了很好的效果。应用生物处置技术处置染料废水是一种高效、低能耗、低费用的办法,该处置技术的关键是有效菌种的挑选以及在实践生产制备中的应用。

         

          2、物理处置技术

         

          物理处置技术是在废水处理应用中较为普遍的办法之一,也是染料废水处理中常用的办法,主要有吸附法和分离法等。

         

          2.1 吸附法

         

          吸附法是处置染料废水常用的办法之一,主要是应用具有较大比外表积、多孔构造的资料或资料外表的极性基团来吸附水中的特定污染物。常用的吸附剂有沸石、活性炭、膨润土、硅藻土等无机资料和有机改性资料等。如Gomri等研讨了化学改性膨润土对酸性蓝80的吸附性能,结果标明,化学改性后膨润土对酸性蓝80的吸附性能大大提升。熊子豪等制备了壳聚糖/明胶水凝胶资料用于吸附酸性橙,结果发现,当溶液pH=3.0时,升高温度能提升资料对酸性橙的吸附量,吸附过程契合伪一级动力学模型和L型吸附等温线。由于吸附资料简单易得,使其在染料废水处理中得以运用,但由于吸附后资料的反复应用和后续处置等问题,限制了其进一步扩展应用。

         

          2.2分离法

         

          分离法主要包括膜别离技术和磁别离技术。膜别离技术主要是应用选择性透过膜将水、盐和染料等别离,可提升后续处置工艺的效能和可行性。膜别离常用的办法有超滤、纳滤、反渗透等。超滤膜别离通常有运转时通量大、能耗低的优点,有关学者展开了一系列研讨。欧阳密等制备了荷正电聚氯乙烯/聚乙烯亚胺共混交联超滤膜,并应用于水中染料和盐的别离,其对阳离子染料/盐混合物的别离具有高通量、高效率等特性。Aryanti等经过胶束强化超滤膜别离模仿染料废水,研讨了超滤系统的机理并作了有关评价。纳滤膜别离是介于超滤膜别离和反渗透技术之间的一种膜别离办法,已普遍应用于印染废水处理、苦咸水脱盐等范畴。王涛等经过相转化法制备了聚间苯二甲酰间苯二胺基(PMIA)膜,并以此为根底经过界面聚合法制备了聚哌嗪酰胺复合纳滤膜,胜利应用于酸性红B模仿染料废水的处置,结果发现其对酸性红B染料的截留率到达98%以上,表现出很好的处置效果。反渗透技术是以压力差为推进力,完成溶液中溶剂和溶质的别离,到达别离、提取、纯化和浓缩的目的。

         

          磁别离技术是应用磁种和絮凝剂在染料废水中产生具有磁性的絮凝体,在磁场环境下完成染料和水别离的办法。胡君应用金属加工业的除尘灰制备了低费用磁流体用于印染废水处理,研讨发现其对印染废水的处置效果较好,COD去除率较高,色度明显降低。

         

          分离法固然曾经有所应用,但是仍旧存在一些问题。例如膜别离对废水浊度、悬浮物、含盐量等水质情况请求较高,否则会形成膜污染和损坏,另外膜费用也较高;而磁别离过程存在磁种回收率低,管理费用高等问题。

         

          3、化学处置技术

         

          化学处置技术是采用氧化复原、溶解沉淀等一系列化学反响和物理过程来去除水中污染物或将污染物减毒、降毒的办法。常用的染料废水化学处置技术有混凝沉淀法和高级氧化法等。

         

          3.1 混凝沉淀法

         

          混凝沉淀法是将混凝剂投加到水体后,应用混凝剂水解生成絮凝体,经过紧缩双电层、吸附架桥、网布卷扫及电中和等使水中的微小颗粒和胶体物质脱稳构成沉淀,从而完成污染物与水体别离后去除的一种废水处理技术。混凝沉淀法常用于染料废水的预处置环节,常用的混凝剂有铁盐、铝盐、镁盐及其复合资料。耿仁勇等采用尿素和三聚氰胺改性的双氰胺甲醛脱色絮凝剂处置酸性红,废水的染料去除率到达94.6%。混凝沉淀法能较好地对染料废水实施预处置,提升后续处置工艺的能效,但在混凝沉淀过程中易产生大量污泥,给后续处置带来一系列问题;另外,混凝剂的药剂费用和应用条件(废水pH、含盐量、环境条件等)也是不容无视的。

         

          3.2 高级氧化技术

         

          高级氧化技术是近年来兴起的一种新型废水处理技术,由于其对反响环境请求不高,污染物降解速率快,被誉为绿色水处理技术。常用的高级氧化技术有电化学氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、Fenton氧化法等。

         

          3.2.1 电化学氧化法

         

          电化学氧化法是应用电极反响来完成污染物降解的一种废水处理办法。其主要机理是在外加电场的作用下,正极放电使水分子合成产生具有强氧化性的羟基自在基(·OH)攻击正极上吸附的有机物,使其氧化降解或经过放电改动具有电活性的有机物构造,使其发作氧化复原反响和化学性质改动,从而降毒或减毒。电化学氧化技术作为一种高级氧化技术在染料废水处理中逐步得到了应用。BarrosThiam等应用硼掺杂金刚石在超声、电化学作用降落解酸性红染料废水,均获得了不错的脱色和矿化效果。电化学氧化法具有许多优点,成为很多专家学者研讨的热点,但是电化学氧化法的电流效率不高,形成运用费用偏高,限制了运用;另外反响电极普遍存在价钱偏高以及电解槽的适用性(耐酸碱性、耐热稳定性)等问题,这也是限制其应用的要素。

         

          3.2.2 光催化氧化法

         

          光催化氧化法是应用紫外光或者可见光等激起H2O2、催化剂等产生强氧化活性物质,完成有机污染物的降解。光催化氧化法由于降解才能强、反响条件请求低、应用范围广等优点,成为近年来被普遍关注的废水处理技术。常用的氧化剂和催化剂有H2O2TiO2及其复合资料和其他金属复合资料等。Jorfi等研讨了在可见光条件下,BiOI/ZnO纳米复合资料对酸性红18的光催化降解效果。结果发现,在BiOI/ZnO用量1.5g/LpH=7的条件下,染料去除率为85.1%,且较契合伪一级动力学模型。Shahmoradi等采用水热法合成了掺钡TiO2纳米晶,在酸性条件下对酸性红18实施光催化氧化的去除率为98.6%;降低染料初始质量浓度、延长光照时间和增加纳米晶用量均能提升去除率。光催化降解有机物固然有很多优势,但在高浓度染料废水的处置上仍然存在一系列问题,如废水悬浮物较多,色度较大影响透光,从而降低了光催化效能;催化剂粒径较小,回收艰难等。

         

          3.2.3 臭氧氧化法

         

          臭氧氧化法是应用臭氧的强氧化性或经过催化剂催化臭氧产生?OH合成水中有机污染物的办法。近年来,臭氧氧化技术在染料废水处理中除了直接氧化有机染料外,多采用结合办法实施处置,即经过超声、紫外、催化剂等激起臭氧降解水中的有机污染物。其中,以各种催化剂激起臭氧降解有机污染物的办法成为当前的研讨热点。Quan等采用新开发的微泡气液反响器和O3/Ca(OH)2体系对含酸性红18的废水实施臭氧氧化处置,脱色率和TOC去除率分别在625min时到达100%Nemr等讨论了臭氧和紫外光对酸性红17(AR-17)染料废水脱色的可行性,在反响25min后,质量浓度为100mg/LAR-17染料废水脱色率到达100%。臭氧氧化法作为一种高级氧化技术,由于操作简单、无二次污染、氧化才能强等特性得到普遍关注,但由于处置设备价钱偏高以及非均相臭氧催化剂能效不高等问题,限制了进一步应用。

         

          3.2.4 Fenton氧化法

         

          Fenton氧化法是应用Fe2+催化H2O2合成产生具有强氧化性的·OH进而合成水中有机污染物的一种高级氧化技术。自面世以来,Fenton氧化技术由于操作简单、氧化效率高、反响速度快等优点,特别是对难降解有机物的处置比传统化学氧化技术更高效、更快速,曾经成为国内外专家学者研讨的热点,也成为许多难降解染料废水处理的首选。

         

          均相Fenton氧化技术是Fenton氧化技术的来源,即Fenton氧化过程在单一液相体系降落解污染物。随着对Fenton氧化技术研讨的不时深化,均相Fenton氧化技术逐步衍生出光-Fenton氧化技术、电-Fenton氧化技术、超声-Fenton氧化技术、微波-Fenton氧化技术等。白晓龙等前期也展开了均相Fenton氧化技术处置酸性染料废水的研讨工作,比照了传统Fenton氧化技术和紫外-Fenton氧化技术对酸性黄36的降解效果,并采用响应曲面法优化了降解条件:溶液初始pH=3.26n(H2O2)∶n(Fe2+)=37.76∶1.00,溶液初始质量浓度49.88mg/L,紫外辐照时间27.46minTrovó等研讨了水溶液中Fenton氧化法和光-Fenton氧化法降解酸性蓝的机理,发现Fenton氧化法能够有效脱除或降解酸性蓝161。但是,均相Fenton氧化技术在应用过程中由于运用铁离子而产生大量污泥,易形成二次污染,氧化作用需在强酸性条件下实施,限制了其应用范围。随着研讨的不时深化,开展了非均相Fenton氧化技术。

         

          非均相Fenton氧化技术是近年来Fenton氧化技术研讨的热点,主要是应用含铁系元素的固相物质或应用固相作为载体掺杂或负载FeCu等过渡金属元素等催化剂,催化H2O2产生?OH降解液相中的有机污染物。该办法很好地处理了均相Fenton氧化技术在应用中存在的诸多问题,深受专家学者的喜爱。如张必宪等研讨了酸性橙β-FeOOH/H2O2非均相体系中的降解效果,其最大去除率为97.82%。李丽华等将Fe3O4负载于三维石墨烯上得到了Fe3O4/3DGN非均相催化资料,用于酸性红B染料的降解,在优化反响条件下染料的脱色率为95.64%Khataee等研讨发现,自然黄铁矿(NP)颗粒流化床-Fenton氧化酸性黄36的脱色率可达92%。基于固体催化剂的非均相Fenton催化氧化技术是近年来Fenton氧化技术的研讨热点,其关键是开发高效、可循环应用的催化剂。

         

          4总结

         

          (1)生物法处置酸性染料废水是一种低能耗的办法,需求强化生物法处置酸性染料废水的研讨与应用,进一步增强高效降解菌种的驯化与挑选,提升其对染料的脱色和矿化效果。

         

          (2)物理法处置酸性染料废水,在实践应用中如何降低资料费用及反复应用性是首先要处理的问题。

         

          (3)化学处置法中的高级氧化技术是目前针对难降解酸性染料废水处理的有效办法,其关键点是催化剂的制备与应用和多手腕协同催化氧化技术的研发,挑选制备工艺简单、费用低、催化效率高、循环应用率高、适用范围广的催化剂对高级氧化技术在酸性染料废水处理中的应用至关重要。

         


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