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工业废水的化学处理

印染废水处理方法研究进展

添加时间:2020/05/04

  北极星水打点网讯:摘要:跟着印染工业的神速发达,废水排放量日新月异,对生态情况和人类康健酿成紧要要挟。因为印染废水因素杂乱、有机物含量高、难生化降解,印染废水的打点已成为废水打点界限的一道困难。本文综述了目前用于印染废水打点的生物法、萃取法、吸附法、化学氧化法及高级氧化法(湿式氧化法、光催化氧化法、超临界水氧化法、芬顿氧化法、电化学氧化法)等法子的特质和咨议进步,并指出开辟众种法子合伙运用的联用法子是他日发达趋向。

  印染废水闭键指印染加工各工序阶段排放的废水,征求退浆废水、丝光废水、染色废水、印花废水和料理废水等废水。跟着我邦印染行业的急速发达,废水排放量日益添加,对生态情况安定及人类身体康健酿成紧要要挟。据不全部统计,我邦印染干系企业每天排放废水量赶上 400 万 t,印染废水己成为工业废水界限的主要构成局限 [1]。长久今后,印染废水因为有机物浓度高、含盐量高、有机物难生化降解,成为工业废水处分界限的难点。因为染料种类众,因素杂乱,并朝着抗光解、抗氧化、抗生化倾向发达,守旧的染料废水打点工艺受到紧要寻事,已难以满意废水打点排放的央求。因而,开辟经济、高效的印染废水打点法子或工夫日益成为废水打点行业闭心的重心。目前,印染废水的打点法子闭键有生物法、萃取法、吸附法、燃烧法、化学氧化法、高级氧化法(湿式氧化法、光催化氧化法、超临界水氧化法、芬顿氧化法、电化学氧化法)及种种联用法子。本文扼要综述了种种印染废水打点法子的特质及咨议进步,对印染废水打点法子的发达倾向实行了预计。

  生物法是目前操纵较平凡的一种印染有机废水打点法子,闭键征求好氧活性污泥法、厌氧法、生物膜法和酶生物法等。该法愚弄微生物的新陈代谢,通过凝固、吸附、氧化判辨等效率达各处理污水中有机污染物的宗旨。生物法具有操纵边界广、打点废水量大、打点本钱低等利益,但也存正在打点周期长、污泥资源化愚弄率低、废水中局限有机污染物会对微生物有迫害效率或难生化降解等题目,因而平凡难以正在短期内得到顺心的废水打点成效 [2]。邱诚等采用一体化生物流化床 - 生物滤池反映器对印染废水实行打点[3]。结果解释,始末 20 d 教育,废水 COD 去除率正在 83%以上,氨氮去除率可达 73%,总氮去除率可达 67%。结果解释,适应普及熔化氧浓度,耽误水力阻滞时辰,有利于普及 COD、氨氮和总氮的去除成效。

  萃取法是愚弄与水互不相溶,但对有机污染物熔化才干强的非水溶剂,使其与废水充足夹杂后将废水中的污染物变动至非水溶剂中,通过星散水和溶剂,从而去除水体中有机污染物。目前,萃取法仅合用于少数有机废水的打点,打点成效及用度闭键取决于所运用的萃取剂。其它,因为萃取剂正在打点经过中不免有少量熔化进入水体,恐怕打点后的废水难以到达排放规范,因而常需求集合其他法子作进一步的打点 [4]。张丽等采用萃取法对酸性紫红 -10B 印染废水实行了打点,视察了正辛醇分数、油 / 水体积、三辛胺分数、溶液 pH、静置时辰和搅拌时辰对萃取结果的影响 [5]。咨议结果解释,萃取剂正辛醇构成分数和油 / 水体积比对萃取结果有明显影响,最佳工艺要求下萃取率可达 99.26%。

  吸附法闭键有互换吸附、物理吸赞同化学吸附等办法。吸附成效受吸附剂的布局、本质和操作工艺等要素的影响。目前,操纵较众的吸附剂有活性炭、活化煤、硅藻土、膨润土、炉渣、木屑、粉煤灰和生物质炭等。吸附法具有摆设投资少、打点成效好、占地面积小等利益,但其吸附容量有限,易酿成二次污染 [6]。周洋凯等将高温焙烧和铝盐活化法改性的膨润土用于印染废水打点。咨议结果解释,当其他要求必定时,改性膨润土对甲基橙吸附才干分明高于原土的吸附才干,正在投加量为 20 ~ 25 g/L,温度为 20 ~ 40℃,pH 值为 6.0 ~ 8.0,打点时辰为 10 ~15 min 时,甲基橙的脱色速度可达 95%[7]。

  化学氧化法是采用 KMnO4、ClO2、H2O2 等强氧化剂,使水中有机污染物因氧化而被降解的打点法子。其利益是工艺、摆设纯粹,漏洞是打点用度高、有机物成效普通、易惹起二次污染。实践废水打点经过中,化学氧化法常用作预打点法子或与其他法子合伙运用。李暮等采用高锰酸钾预氧化混凝打点印染废水,有用普及了废水中熔化性有机物的去除成效 [8]。咨议指出,该法对大分子熔化性有机物的去除率尤为明显,但混凝出水中小分子亲水性熔化性有机物含量增加,仍需与其他能去除亲水性、小分子熔化性有机物的打点工艺集合,以普及总体去除结果。

  高 级 氧 化 法(Advanced Oxidation Processes, 简称 AOP)是指正在水打点经过中通过出现羟基自正在基等自正在基将水体中大分子难降解有毒有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质,乃至直接矿化成为 CO2 和 H2O的新型水打点法子。目前咨议较众的高级氧化法闭键有湿式氧化法、光催化氧化法、超临界水氧化法、芬顿氧化法、电化学氧化法等 [9-19]。

  湿式氧化法(Wet Air Oxidation,WAO)是正在高温(125 ~ 374℃)、高压(0.5 ~ 20.0 MPa)和液相要求下,愚弄氛围中的氧气等氧化剂将水中有机物氧化为 CO2 和 H2O 等无机物或小分子有机物。湿式氧化法是 20 世纪 50 年代发达起来的一种打点高浓度难降解有机废水的有用法子。我邦对待湿式氧化法的咨议根源于 20 世纪 80 年代,该法目前正在我邦尚处于试验咨议阶段。固然该法比拟于守旧有机废水打点法子结果大大普及,但因其平凡要正在高温、高压下实行,对摆设央求相对较高,因而正在实践印染废水打点中的操纵受到必定局限。张永利采用催化湿式氧化法对实践印染废水实行了打点,结果解释,打点后废水的可生化性普及,COD、BOD5 均可到达三级规范,色度和 pH 均可到达一级规范 [9]。

  光催化氧化法是指正在紫外光或可睹光效率下,通过催化剂氧化去除水体中污染物。该法子具有用率高、工艺纯粹、产品无二次污染等利益。但因为印染废水中污染物本身的个性,反映经过易出现有毒性物质。其它,催化剂本能衰减及接管题目也正在必定水准局限了该法子的操纵。目前对待光催化氧化法的修正闭键集结正在制备新型催化剂和改性守旧催化剂等方面。王光友等采用石墨烯为新型光催化剂,咨议了光催化氧化法对亚甲基蓝印染废水的去除成效 [10]。其通过单要素和正交策画等咨议浮现,正在最佳工艺要求(石墨烯投加量 2.68 mg、溶液 pH 为 12、废水初始质地浓度为 19.34 mg/L)下,亚甲基蓝降解率到达100%。张理元等通过 N 掺杂改性 TiO2 纳米管,并将其用于光催化氧化降解甲基橙印染废水[11]。结果解释,比拟未掺杂的 TiO2,N 掺杂 TiO2 对甲基橙的降解结果普及了 11.1%。其进一步指出,光催化活性改良的闭键缘由是 N 掺杂有用下降了 TiO2 的禁带宽度及光生电子 - 空穴对的复合概率。

  超临界水氧化法是愚弄超临界水动作介质和反映物,正在氧化剂(如氧气、氛围、H2O2 等)存正在要求下,通过自正在基氧化、高温判辨等经过将水体中有机或无机污染物去除的一种新型氧化法子。因为超临界水与惯例水比拟具有极低的介电常数和精良的扩散、通报本能,显示出非极性物质的本质,因而其可与苯、甲苯等有机物以及氧气、氢气、氮气等气体按自便比例互溶。超临界水的熔化个性使超临界水氧化反映成为均相反映,废水中难降解有机物可正在短时辰内(几秒至几十秒)彻底氧化成 CO2 和 H2O。张拓采用超临界水氧化法对印染废水实行打点,咨议浮现 550℃,2.0 倍氧化系数时,打点后废水的COD 去除率到达 96.6%,挥发酚和重金属锑的浓度均大幅下降,均到达邦标排放规范 [12]。褚旅云等采用超临界水氧化法打点高含量印染废水,视察了pH、反映温度、反映压力等工艺要求对废水 COD 去除率的影响 [13]。结果解释,超临界水氧化法或许有用去除高含量印染废水的 COD,工艺要求中 pH 对废水 COD 去除成效影响较大。正在 pH 为 9.1、反映温度为 580℃、压力为 27 MPa,过氧量为 200% 的要求下,打点后废水 COD 去除率到达 99.8%,到达一级排放规范。固然超临界水氧化法正在打点印染废水方面具有很众利益,但实践工业操纵中仍存正在仪器本钱高、反映要求苛刻(高温、高压)、摆设易腐化、固体 / 盐的析出断绝反映器管途等题目。超临界水氧化法的平凡操纵,除了需求处分目前的题目外,还需求进一步圆满超临界水氧化法的干系外面、设置反映模子、研发新型反映器及催化剂原料。

  芬顿(Fenton)氧化法是以过氧化氢为氧化剂、亚铁盐为催化剂的一种高级氧化法。正在偏酸性要求下,反映中出现的强氧化性自正在基能急速氧化废水中的污染物。与其他法子比拟,芬顿氧化法具有反映要求温和(平凡正在常温常压下实行)、运转本钱低、工艺纯粹、打点结果上等特质。因为亚铁离子与酸性系统普通褂讪存正在,因而芬顿反映平凡需求正在偏酸性要求下实行,这对芬顿反映安装和反映系统提出了更高的央求。同时,芬顿反映对待亚铁离子的依赖性也正在必定水准局限了芬顿氧化法的平凡操纵。目前对待芬顿氧化法的修正咨议,闭键集结正在开辟芬顿与其他打点法子的联用法子,寻找可替换亚铁离子的其他过渡金属离子,修建非均相类芬顿反映,研制可接管或轮回愚弄的固相铁基催化剂等界限。

  曾旭等采用芬顿氧化法对姑苏工业园某厂印染废水实行了打点咨议,编制视察了废水 pH、反当令间、药剂(双氧水、硫酸亚铁和壳聚糖)投加量等工艺要求对 COD 去除成效的影响 [14]。结果解释,pH 对废水打点成效影响最大。正在废水 pH 为 3,反当令间为 40 min,硫酸亚铁投加量为 1 250 mg/L、30% 双氧水投加量为1.5 g/L、壳聚糖投加量为 3 mg/L 的最佳工艺要求下,废水的 COD 去除率到达 80%。吴娜娜等咨议了超声深化三维电极 / 电 -Fenton 合伙法打点孔雀石绿印染废水的成效 [15]。结果解释,与稀少超声和三维电极 / 电 -Fenton打点废水比拟,超声深化三维电极 / 电 -Fenton 法对废水的打点成效最好,正在反当令间为 120 min,pH 为 3、电解质 Na2SO4 为 5 g/L、电压为 14 V、极板间距为 9 cm、曝气强度为 0.8 L/min 的最佳反映要求下,COD 和色度去除率别离到达 85.42% 和 99.85%。

  电化学氧化法是近年来发达起来的新工夫,它是指正在电解要求下,通过电极(阳极)反映直接或间接氧化降解废水中的有机物。电化学氧化降解有机物是一个杂乱的经过,其机理咨议还正在寻找之中。有咨议者以为,阳极外貌上的氧化经过分众个阶段实行,最初 H2O(酸性溶液)或 -OH(碱性溶液)先正在阳极外貌放电天生·OH 自正在基,然后吸附态·OH 中的氧变动至 MOx 晶格中造成 MOx+1,进一步 MOx+1 与有机物发作氧化还原反映,将有机污染物去除 [16]。电极是电化学反映的焦点,需具备电导率高、褂讪性好、抗中毒才干强等特质。

  与其他打点法子比拟,电化学氧化法具有无需增加氧化还原剂、无二次污染、反映可控强、打点结果高、反映要求温和等利益。正在实践操纵经过中,电化学氧化法也存正在电流结果不高、电极本能衰减、反映机理不清爽等题目。因而,电化学氧化法与其他法子协同运用的联用法子正在印染废水打点界限受到越来越众咨议者的闭心。王昭阳等采用钢渣粒子电极三维电催化法打点模仿印染废水 [17]。结果解释,愚弄磁性钢渣粒子电极的三维电化学氧化编制降解模仿印染废水中罗丹明 B 具有较好的打点成效,正在初始质地浓度 5 mg/L,槽电压 5 V,pH 为 4,增援电解质浓度为 0.15 mol/L 的最佳要求下,罗丹明 B 去除率挨近 90%。蒲柳等愚弄二维电催化安装,咨议了电催化氧化法、臭氧氧化法与电催化 + 臭氧氧化联用法打点工业印染废水的成效 [18]。结果解释,电化学与臭氧协同的打点法子对废水具有最好的降解成效,COD 去除率到达 61.76%。

  总体而言,目前印染废水的打点法子较众,但稀少运用某一种法子打点废水时都还存正在打点本钱高、反映安装杂乱、打点结果不上等题目 [19]。因而,充足愚弄种种打点法子的利益,开辟众种法子合伙运用的联用工夫是他日印染废水打点法子发达的趋向。

  1 王爱民,杨立红,张素娟,等 . 电化学法子处分含染料废水的近况与进步 [J]. 工业水打点,2001,21(8):4-7.

  3 邱 诚,江传春,周 筝,等 . 一体化生物流化床 -生物滤池打点高氨氮印染废水 [J]. 印染,2018,(9):17-20.4 王莉莉,杨孙凯 . 我邦高浓度含酚废水的处分工夫现状 [J]. 情况污染与防治,1995,17(5):29-30.

  5 张 丽,郭俊旺 . 模仿印染废水中酸性紫红 -10B的萃取资源化工夫咨议 [J]. 情况科学与收拾,2010,35(10):97-99.

  6 张全兴,刘天华 . 我邦操纵树脂吸附法打点有机废水的进步 [J]. 化工环保,1994,14(6):344-347.

  7 周洋凯,罗 义,李延博,等.改性膨润土对印染废水中染料的吸附成效咨议 [J]. 安徽师范大学学报(自然科学版),2018,41(3):252-255.

  8 李 暮,孙贤波,刘勇弟,等 . 印染废水生化出水中熔化性有机物高锰酸钾预氧化混凝经过的去除个性 [J],水打点工夫,2012,12(1):32-36.

  9 张永利 . 催化湿式氧化法打点印染废水的咨议 [J],情况工程学报,2009,(3):1011-1014.

  10 王光友,韩颖悟,许佩瑶,等 . 印染废水中亚甲基蓝的石墨烯光催化降解 [J]. 印染,2017,(22):40-44.

  11 张理元,曹 阳,刘钟馨,等 . 氮掺杂二氧化钛纳米管的制备及外征 [J]. 罕有金属,2011,35:504-509.

  12 张 拓,王树众,任萌萌,等 . 超临界水氧化工夫深度打点印染废水及污泥 [J]. 印染,2016,(16):43-45.

  13 褚旅云,廖传华,方 向 . 超临界水氧化法打点高含量印染废水咨议 [J]. 水打点工夫,2009,35(8):84-86.

  14 曾 旭,曾德芳 . 芬顿氧化深度打点印染废水的实行咨议 [J]. 广州化工,2018,46(1):92-94.

  17 王昭阳,齐晶瑶,王 博,等 . 钢渣粒子电极三维电催化法打点模仿印染废水 [J]. 哈尔滨工业大学学报,2015,47(8):38-42.

  18 蒲 柳,唐 俊,陈 武,等 . 电催化 + 臭氧协同工夫打点印染废水的咨议 [J]. 中邦石油和化工规范与质地,2017,(9):100-101.

  19 石金谷 . 高级氧化工夫正在水打点中的操纵 [J]. 中邦资源归纳愚弄,2018,36(3):58-60.

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