1、 化工三废处理工（论文） 题 目： 染料废水的处理技术 院 系 ： 材料工程院 专 业： 精细化学品生产技术 班 级： 11 级精化班 姓 名： 徐兴旺 学 号： 110303219 2013年 11 月 07日 目录 摘要 3 1 前言 3 2 物理化学法 3 2.1 吸附法 3 2.1.1 活性炭吸附 4 2.1.2 树脂吸附法 4 2.1.3 矿物、废弃物 4 2.1.4 矿物吸附 5 2.2 膜分离技术 6 2.3 萃取法 7 3 化学法 8 3.1 Fenton 法 8 3.2 光催化氧化法 8 3.3 电化学氧化法 9 3.4 超声波降解技术 10 4 生 物 法 11 4.1 微
2、生物处理法 11 4.2 好氧法 12 4.2 厌 氧法 12 5 其他方法 14 5.1辐射法 14 6 存在问题及展望 15 7 结论 16 8 参考文献 17 染料废水处理技术 徐兴旺 （芜湖职业技术学院 安徽 芜湖 241000） 【摘要】 介绍了染料废水的处理现状 ,目前国内外主要的处理方法有物化法 (常用的有吸附法、混凝法、膜技术 萃取法等 )、化学法 (如Fenton 法 氧化法、电解法 超声波降解技术 等 )、 生 物 法 （微生物处理法、好氧法、厌氧法） 和其它方法 ,介绍了各种工艺方法处理染料废水的实例并指出了各方法的优缺点和技术的关键 ,最后对今后染料废水处理技术的发展进
3、行了展望。 【关键词】 染料废水 ； 物化法 ； 化学法 ； 生 物 法 ； 1. 前言 随染料和印染工业的迅速发展 ,每年要向水体环境排放大量含染料的工业废水 ,此类废水色度深、有机污染物含量高、组分复杂、水质变化和生物毒性大、难生物降解 ,且染料抗光解、抗氧化性强 ,用常规的方法难以治理 ,给环境带来了严重 污染 1。近年染料废水的物理化学处理 。 2. 物理化学法 2.1.吸附法 在物理化学法中应用最多的是吸附法。吸附法是利用吸附剂表面的活性 ,将分子态的污染物浓集于其表面而达到去除目的 ,目前主要采用活性炭吸附法。近年来 ,活性炭纤维用于对废水中染料的吸附研究取得了一定成果。 ClO2
4、 氧化与活性炭吸附相结合处理印染废水 ,与单独用 ClO2氧化或活性炭吸附处理相比 ,COD 去除率和脱色率均有较大提高。粉煤灰由于来源广泛 ,价格低廉 ,因而在印染废水处理方面有较大 的潜力。阎存仙 2研究了粉煤灰对活性染料、酸性染料、阳离子染料等废水的吸附脱色能力。 Qodah 采用页岩油灰处理活性染料废水 ,效果良好。吸附法处理染料废水具有投资少、周期短等特点 ,适用于规模较小的企业 ,但应对吸附染料后的吸附剂再生及废吸附剂的后处理引起重视 ,以减少二次污染。 2.1.1 活性炭吸附法 活性炭作为一种优良的吸附剂已经广泛地用于染料废水的脱色，活性炭能去除各种染料的颜色，处理效果取决于活性
5、炭的类型和染料废水的特性，增大活性炭用量可提高吸附率。活性炭价格较高，使它的应用受到限制，使用后的活性炭需要再生，再生的方法有高温和解吸液处理两种，再生会导致活性炭 1015%的损失。 2.1.2 树脂吸附法 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。一般染料废水中都含有比较多的无机盐，而盐类对树脂的吸附有一定的影响。 Silke Karcher 等研究了硫酸盐，碳酸盐，磷酸盐
6、等无机盐对吸附的影响。研究发现，硫酸盐对吸附的抑制很弱，碳酸盐对吸附的抑制中等，磷酸 氢根离子的存在对吸附有着强烈的抑制作用，目前对此还没有合理的解释。 2.1.3 矿物、废弃物吸附法 自然界中的很多物质具有多孔结构，有良好的吸附性能，可用来处理染料废水。天然矿物主要包括各种黏土，矿石，煤炭等，一般储量都比较丰富，我国矿渣，炉渣，煤渣，粉煤灰等废物量也很多，成本更为低廉，因此这些无机吸附剂的应用前景比较广阔。 曾秀琼用改性的天然膨润土吸附活性艳红 X-3B，并与活性炭进行比较。结果表明，两者对废水的脱色率都在 90%以上。 Konduru R. Ramakrishna 等将泥煤、钢渣、膨润土、
7、粉 煤灰等无机吸附剂和活性炭对染料的吸附性能进行了比较，试验结果表明，钢渣、粉煤灰对酸性染料以及泥煤、膨润土对碱性染料的吸附效果可以和活性炭相媲美，而这四种吸附剂对分散染料的吸附效果都优于活性炭，这一结果为低成本的吸附剂走向工业化应用提供了科学依据。很多科学家对一些天然的原料和农业精制炭进行了进一步处理，并研究了这些物质的吸附行为，其中桉树皮、稻壳、竹子、麦杆、椰子壳、野草、木薯皮、花生壳、李子核、棕榈果等天然炭纤维经过处理后对染料都有很好的吸附效果。但是这些吸附剂吸附饱和后如何处置是有待解决的难点。找到一种行 之有效的吸附剂可以更好的处理染料废水。 2.1.4 矿物吸附 天然矿物如黏土 .矿
8、石等在全球储量丰富 ,应用前景广阔 ,常用作吸附剂的天然矿物主要有膨润土 、 蒙脱石 、 海泡石 、 海绵铁 、 凹凸棒石等（表 1）。 由于各类矿石具有较高的吸附性能而被广泛地应用于印染废水治理 。 Vimonses 等研究比较了膨润土、高岭土及沸石对刚果红的吸附效果。研究考察了吸附剂的投加量、染料浓度、初始 PH 及反应温度对吸附过程的影响。结果表明，高岭土对染料的吸附等温曲线符合 Langmuir等温模型，而高岭土和沸石则符合 Freundlich 模型。 三种吸附剂对染料的吸附均遵循假二级吸附方程。粒子内部扩散研究表明，吸附速率不单由扩散步骤控制。进一步的热力学研究还表明 “这三类矿物
9、对于染料的吸附是放热的、自发的过程。钠基膨润土表现出了最好的吸附性能，高岭土次之。该研究为难降解染料的处理提供了更为经济的吸附剂选择。研究者们对天然矿石的结构稍加改性，即可提高矿石材对于染料废水处理的吸附性能。对天然矿物的改性成为新型吸附剂开发的研究热点。 2.2 膜分离技术 膜分离技术用于印染废水处理具有能耗低、工艺简单、不污染环境等特点。冯冰凌等 3采用壳聚糖超滤膜处理印染 废水 ,COD 去除率可达80%左右 ,脱色率超过 95%。吴开芬 4则利用超滤法处理含靛蓝废水 , 可使染料的浓溶液直接回用 ,透过液可作为中性水再利用。 郭明远等 5自制了醋酸纤维素 (CA)纳滤膜 ,结果表明 ,
10、CA 纳滤膜可用于活性染料印染废水的处理和染料回收。活性炭填充共混的改性壳聚糖超滤膜 ,经适当交联后用于酸性红染料废水的分离脱色 ,最大脱色截留率达 98.8%6。 Soma 等 7采用氧化铝微滤膜 ,对不溶性染料废水 ,膜的截留率高达 98%。但是膜分离技术由于浓差极化、膜污染及膜的价格较贵 ,更换频率较快 ,使处理成本较 高 ,从而严重阻碍了膜分离技术的更大规模的工业应用。 2.3 萃取法 萃取实质是采用与水不互溶但能很好溶解污染物的萃取剂，使其与废水充分混合触 后，利用污染物在水和溶剂中不同的分配比分离和提取污染物，从而净化废水。萃取法处理染料废水是利用不溶或难溶于水的溶剂将染料分子从水
11、中萃取出来。常用的萃取法有溶液萃取、电泳萃取、液膜法等。 Pandit 等采 用可逆胶囊液 -液萃取方法，通过把有机染料 (有机相 )与水相分离而使废水得到处理。他们的研究表明，在阳离子十六烷基三甲基溴胺表面活性剂存在下，阴离子甲基橙从水中得到有效地分离 ；在阴离子十二烷基苯硫酸盐表面活性剂存 在下，戊基乙醇作为萃取溶剂，阳离子亚甲基蓝也得到有效分离。陈敬润等以天然植物油为膜液，含聚四氟乙烯涂层的聚丙烯平板膜(PPsT)作为支撑膜， 研究了支撑液膜（ SLM）系统去除和回收水溶液中分散染料阳离子红 4G的性能 及影响因素，在最佳条件下， 100 mg/L的染料溶液其去除率达到 94.1%。 近
12、年来液膜技术发展较快，利用 液膜技术萃取含染料废水中的染料物质，具有明显的经济效益和环境效益。 3.化学法 3.1 Fenton 法 用 Fenton 试剂对含染料废水进行混凝 前的预处理 ,脱色率可达96.77%,而直接混凝法脱色率仅为 10% 30%。随着人们对 Fenton 工艺研究的深入 ,近年来又把紫外光 (UV)、草酸盐引入 Fenton 工艺中 ,使 Fenton 工艺的氧化能力大大增强。 Pigllatello8研究表明 ,当用少量紫外光的可见光照射时降解作用明显增强 ,降解时间缩短。Fenton试剂作为一种强氧化剂处理水中有机污染物反应条件温和 ,设备简单 ,但处理成本高。在
13、处理毒性大、一般氧化剂难氧化或生物难降解的有机废水方面 ,与其他方法如与混凝沉降法、活性炭法、生物法等联用 ,可降低处理成 本 ,拓宽 Fenton 试剂的应用范围。 3.2 光催化氧化法 光催化氧化法具有明显的节能高效、污染物降解彻底等特点 ,常用的催化剂有二氧化钛、过氧化氢、草酸铁等无机试剂。以载铂二氧化钛半导体为催化剂 ,对 3B艳红的光催化降解研究表明 ,过氧化氢对 3B艳红的载铂二氧化钛光催化降解具有明显的助催化作用 ,脱色率和 COD去除率分别为 97.9%和 92.3%9。 Fe3+及其络合物在近紫外及可见光区有强的配体 ,能催化或充当光化学反应的媒介 ,紫外光照射下草酸铁 /过
14、氧化氢复合体系对染料活性艳红 X-3B水溶液脱色和降低 COD有明显 效果 ,处理 24min 后 ,脱色率达 90%以上 ,COD 去除率为 33% 70%10。利用太阳能进行光催化氧化有机染料技术 ,在节约能源、维持生态平衡、实现可持续发展等方面具有突出的优点。程沧沧等 11采用TiO2-Fe3+体系 ,太阳光照射 0.5h,浓度 25mg/L,直接耐酸大红 4BS 染料分子降解率达 85%。在探索光催化技术的过程中 ,光催化还出现了一个新的发展方向 电化学辅助光催化降解技术即光电催化。利用光透电极和纳米结构 TiO2 作为工作电极和光催化剂 ,采用光电催化法对水中染料进行电解 ,发现光电
15、催化降解对三 种染料 品红、铬蓝 K、铬黑 T 溶液的降解效果最好 12。 光催化氧化技术在染料废水处理领域的应用具有良好的市场前景和经济效益 ,但该领域的研究还存在诸多问题 ,如寻求更高效的催化剂 ,反应机理和动力学尚需进一步研究 ,催化剂的分离与回收 ,低能高效的能源等。以上问题的解决 ,将会推动染料废水处理的光催化降解技术的工业化进程。 3.3 电化学氧化法 近年来电化学水处理技术得到了改进 ,在传统电化学法的基础上增加了氧化、催化氧化或光催化氧化作用 ,有效地突破了微电解技术的局限。王慧等 13采用电化学法处理含盐染料废水 ,研 究发现 ,电解过程中余氯的产生对色度和 COD 的去除有决定性作用 ,电解 60min,色度和COD 的去除率分别可达 85%和 99.8%。利用活性炭和氢氧化铁组成的复合催化剂 ,采用电催化法对染料废水进行处理 ,结果表明 ,在电压10V、电流 0.1A、电解时间 1.5h 条件下 ,COD 去除率达 87.5% 90%,脱色率达 99% 100%14。章婷曦等 15采用内电解 催化氧化 氧化塘
