1、毕业论文文献综述 高分子材料与工程 铁酞菁负载纤维素纤维处理有机废水 纺织印染废水具有水量大、有机污染物含量高、碱性大、水质变化大等特点，属难处理的工业废水之一，废水中含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质、砂类物质、无机盐等。印染废水是指印染加工过程中各工序所排放的废水混合而成的混合废水。主要包括：预处理阶段排放的煮练、漂白、丝光废水；色阶段排放的染色废水；印花阶段排放的印花废水和皂洗废水；整理阶段排放的整理废水 1。印染废水水质随原材料、生产品种、生产工艺、管理水平的不同而有所差异，导致各个印染工 序排放后汇总的废水组分非常复杂。随着染料工业的飞速发展和后整理技术的进步，新型助剂、染料
2、、整理剂等在印染行业中被大量使用，但其难降解，有毒有机成分的含量也越来越多，有些甚至是致癌、致突变、致畸变的有机物，对环境尤其是水环境的威胁和危害越来越大。总体而言， 印染废水的特点是成分复杂、有机物含量高、色度深、化学需氧量高，而生化需氧量相对较低，可生化性差，排放量大。 由于不同染料、不同助剂、不同织物的染整要求，所以废水中的 pH 值、 CODCr、BOD5、颜色等也各不相同，但其共同的特点是 BOD5/CODCr 值均很低 ，一般在 20%左右，可生化性差。 印染废水的另一个特点是色度高，有的可高达 4000 倍以上 2。 另外，因生产的间断运行，故存在着水量水质的波动；对于大量使用还
3、原染料、硫化染料、冰染料等的废水，其化学絮凝效果相对较差。 除类污水排放指标变化不大外，国家加大了对类和类污水排放指标中 BOD5、CODCr、色度、悬浮物、氨氮、苯胺类、二氧化氯等指标的排放限定。而印染废水水质一般平均 CODCr 值为 800 2000 mg/L，色度为 200 800 倍， pH 值为 10 13，BOD5/CODCr 为 0.25 0.40，因此印染废水的达标排放是印染行业急需解决的问题 3。 目前，染料主要是以芳烃和杂环化合物为母体，并带有显色基团和极性基团，结构日趋复杂，性能也越来越稳定，这给印染废水的处理带来了更大困难。染料废水具有组分复杂、色度高、 COD 和
4、BOD 浓度高、悬浮物多、水质及水量变化大、难降解物质多等重大特点，是非常难处理的工业废水之一 4。 1.2 研究现状 1 染料废水的处理方法主要包括生物氧化法、氧化法 (化学氧化，光催化法，微波协同法 )、吸附法、混凝法和电化学法等 5。 1. 絮凝法：絮凝剂主要分为有机絮凝剂，无 机类絮凝剂和生物絮凝剂。目前研究方向主要集中在对各种絮凝剂的处理效果上 5。另一个研究方向是对其进行改性 ， 或者使用复合絮凝剂，从而使其更适合于处理染料废水。例如，改性凹土、阳离子型 PAM/ PAC复合絮凝剂，都是有效的改性、复合絮凝剂。 絮凝法对废水中的悬浮物质有较好的处理效果，但具有成本高，用量大，二次污
5、染重的缺点。因此，为了节约成本、减少污染，在开发高效絮凝剂的同时，还应与别的处理工艺相结合，并且做好污泥处理方面的研究，减少二次污染。例如 ,可以将生物法或者高级氧化法与之相结合，找到一种清洁高效的处理工 艺。 2. 吸附法：吸附法以其能够选择性地富集某些化合物的特性在废水处理领域有着特殊的地位，常用的吸附剂有活性炭、树脂和其他一些吸附材料，国外对吸附法处理染料废水进行了广泛而深入的研究 2。活性炭对去除水中溶解性有机物非常有效，但它再生比较困难，处理成本较高，因此应用面窄，一般可用于浓度较低的染料废水处理或深度处理。 20 世纪后期，随着结构改良的离子交换树脂、吸附树脂和复合功能树脂的成功研
6、制，树脂吸附法被广泛应用于化工废水的治理与资源化，但是在染料废水处理方面的研究和应用相对不是很多。有人针对染料废水合成 出具有不同物理化学特性的树脂来处理该类废水，并取得了较好的处理效果。相对于活性炭来说，树脂吸附染料的机理研究尚不完善。 3. 电化学法电化学法：无需或少量投加化学药剂，具有不产生二次污染、后处理简单、占地面积小和管理方便等优点，又被称作环境友好技术，是一种极具竞争力的废水处理方法，包括电氧化法、电凝聚法和电气浮法，以及微电解法等 3。有机污染物的电化学氧化既可通过电极与有机物之间的异相反应来实现，也可通过电极上产生强氧化性物质，如 ClO-和 Fenton 试剂，在体相对有机
7、物进行均相氧化来实现。前者称为直接电氧化，后者称为间接电氧化。 染料的直接电氧化难易程度由施加在工作电极上的电位大小决定，而反应速率在一定程度上由流过电极表面的电流决定 3。但若阳极施加电位过高 ,则会有析氧反应的竞争，导致电流效率 CE 较低。因此，寻找具有高析氧的电位电极一直是电氧化法处理有机物研究的工作重点。 2 染料废水的间接电氧化脱色是利用电解产生的强氧化剂来氧化染料的 6。在含氯化物介质中，利用阳极析氯继而水解形成 ClO-，或电解生成 Fenton 试剂氧化染料分子，是染料废水间接电氧化常见的形式。当利用电化学氧化法处理含 Cl -染料废水， 或使用含 Cl -的无机盐作为电解质
8、时，电解生成的 ClO-在均相氧化染料中作用明显 5，对溶液脱色起决定性作用，但对氧化产物进一步降解的能力不强。 铁屑内电解法是近年发展起来的一种有效废水处理方法，该方法利用铁屑中的铁和碳组分构成微小的原电池，以充入的污水为电解质，以电化学反应为主，对废水进行有效处理。内电解法利用废水中有些组分易被氧化，有些组分易被还原。在有导电介质存在时，电化学反应便会自发进行 ,同时兼有絮凝、吸附、共沉淀等综合作用的一种废水处理方法。 4. 高级氧化法：在染料废水中加入氧化剂，可以将废水 中的污染物直接氧化。常用的氧化剂有臭氧、 Fenton 试剂、次氯酸等，这些都是强氧化剂，可以高效地处理污水，但是成本
9、过高 7。为了达到氧化效果，还可以考虑利用超临界氧化技术，微波协同氧化技术，也可以利用光催化技术氧化染料废水。 5. 生物处理法：由于微生物具有来源广、易培养、繁殖快、对环境适应性强、易变异等特性，在生产上能较容易地采集茵种进行培养增殖，并在持定条件下进行驯化，使之适应有毒工业废水的水质条件，从而通过微生物的新陈代谢使有机物无机化，有毒物质无害化 7。目前 ,这种好氧生物处理法已广泛用作生活污 水及工业有机废水的二级处理，其主要工艺技术分为活性污泥法、生物接触氧化法、缺氧水解、好氧生物处理法、生物转盘、塔式滤池。 6. 膜法：膜技术处理染料废水可将废水分离为浓缩液和透过液。其中浓缩液可用于染料
10、回收，透过液也可回用于染料生产 7。这样做既可以实现废水的资源化，又不会造成水质污染，是清洁生产重要手段和途径。对于染料废水的处理报道，最适宜的膜是荷电超滤膜和纳滤膜。 综合上述所提到的染料废水处理方法，人们尝试将金属酞菁固载于分子筛，沸石等无机载体和高分子树脂等载体中 8。同这些载体相比，纤维材料具有体 积蓬松、表面积大、价格更便宜、更容易加工、富集性好等特点，使其成为一种理想的载体。金属酞菁负载纤维素纤维在水污染方面得到了广泛的应用。 金属酞菁的有效负载方式主要有三种：一、金属酞菁环通过共价键与载体结合；二、金属酞菁中心金属离子与载体配位结合；三、带电荷的金属酞菁与带相反电荷的载体通3 过
11、静电作用结合 8。 本文将选择纤维素纤维为载体，将金属酞菁通过共价键的形式负载于纤维上，得到新型的具有催化功能的纤维，在处理染料废水中解决了小分子金属酞菁对环境带来的二次污染问题。 负载型金属酞菁降解印染废水的研究尚处于研 究阶段，因此我们需要研究各种因素对负载型金属酞菁处理染料废水的影响，从而提高负载金属酞菁催化效率，对于降解印染废水的研究有重要的理论意义和应用价值。 参考文献 1 吕 慎水 , 陈文兴 , 潘勇 , 姚玉元，杜莉娟 . 金属酞菁负载纤维对空气中含硫化合物的催化氧化 J. 功能材料 2006, 7(37): 1098-1101. 2 丁绍兰 , 李郑坤 , 王睿 . 染料废水
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