印染廢水處理物理法的研究

李德文

（惠州市保家環(huán)境工程有限公司，廣東 惠州 516000）

1 前言

印染工業(yè)是我國具有優(yōu)勢的傳統(tǒng)支柱行業(yè)之一，20世紀90年代以來獲得迅猛發(fā)展，其用水量和排水量也大幅度增長。據(jù)統(tǒng)計，我國日排放印染廢水量為3 000 kt～4 000 kt，是各行業(yè)中的排污大戶之一。加強印染廢水的處理可以緩解我國水資源嚴重匱乏的問題，對保護環(huán)境、維持生態(tài)平衡起著極其重要的作用。紡織印染染色廢水由于加工工藝的差別而各不相同，生產(chǎn)過程一般經(jīng)過退漿、漂白、絲光、染色、整理等工序，因此產(chǎn)生的廢水共性是水量大、色度高，廢水中含有染料、漿料、助劑、油劑、纖維雜質、無機鹽及有害化合物等，具有較大的生物毒性，嚴重污染環(huán)境。

2 印染廢水處理面臨的問題

2.1 排放標準的日益嚴格

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和人們環(huán)境意識的提高，我國加大了對印染污水的治理。根據(jù)《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》，除Ⅲ類污水排放指標變化不大外，國家增加了Ⅰ類和Ⅱ類污水印染廢BOD、COD、色度、懸浮物、氨氮、苯胺類、二氧化氯等指標的排放限定。而印染廢水水質一般平均為 COD800 mg/L～2 000 mg/L，色度 200倍～800倍，pH 值 10～13，BOD/COD為0.25～0.4，因此印染廢水的達標排放是印染行業(yè)急需解決的問題。

2.2 印染廢水組分復雜

印染廢水是指印染加工過程中各工序所排放的廢水混合而成的混合廢水。主要包括：預處理階段（如燒毛、退漿、煮練、漂白、絲光）排放的退漿、煮練、漂白、絲光廢水；染色階段排放的染色廢水；印花階段排放的印花廢水和皂洗廢水；整理階段排放的整理廢水。

3 印染廢水物理處理方法

3.1 溶劑氣浮分離技術

氣浮分離技術是在廢水中通入或產(chǎn)生大量微氣泡，同時添加混合劑或浮選劑，使廢水中細小顆粒形成的絮體與微氣泡發(fā)生黏附，從而使絮體密度下降，并依靠浮力使其上浮，達到固液分離凈化廢水的效果。氣泡與絮粒的吸附有3種作用機理：氣泡與絮粒碰撞黏附；絮體對微氣泡的包卷、網(wǎng)捕和架橋；共聚作用。

溶劑氣浮分離技術屬于泡沫分離技術之一，最早由 Sebba提出。該技術利用離子與表面活性劑形成的復合物，具有較低的界面張力和較強的疏水性，能夠優(yōu)先吸附于上升氣泡的氣—液界面上，并能通過擴散而進入氣泡內。隨著氣泡的上升，該復合物被帶入水相上層難揮發(fā)的有機薄層捕收溶劑中，從而達到與水相分離的目的。溶劑氣浮分離法的優(yōu)點是設備比較簡單，可以進行連續(xù)操作，而且在低濃度下分離特別有效，因此特別適用于溶液中低濃度組分的回收。由于溶劑氣浮分離技術是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ姆蛛x和富集稀溶液中溶質的技術，因此受到人們的重視。在20世紀80年代以前，對溶劑氣浮分離技術的研究多集中于分離離子類物質和在分析化學中的應用，取得了較好的效果。20世紀 90年代后溶劑氣浮分離技術開始應用于稀溶液中有機化合物的分離。近年來，此方法在染料、染色廢水處理中得到廣泛應用。

3.2 吸附與萃取技術

工業(yè)廢水處理中采用的吸附分離技術，是用具有很強吸附能力的固體吸附劑，使廢水中的一種或數(shù)種組分被吸附在固體表面。由于固體吸附劑對溶質的吸附作用原理不同，可將吸附分為物理吸附和化學吸附。此外，某些吸附劑能夠與吸附物質進行離子交換，稱之為離子交換吸附。

在染料、染色廢水的處理中，吸附法主要應用于預處理和深度處理。吸附劑主要有白土、硅藻土、爐渣、磺化煤、粉煤灰、焦炭、木炭、活性炭、珍珠巖、甲殼、纖維素、樹脂等，其中常用的是活性炭和樹脂吸附劑。

溶劑萃取原理是利用某種不溶或難溶于水的溶劑，將廢水中污染物提取出來，該工藝過程為萃取。該溶劑能很好地溶解污染物，使其與廢水充分混合接觸，利用污染物在水和溶劑中分配系數(shù)的不同進行分離和提取，從而凈化廢水。近年來，液膜法處理印染廢水發(fā)展較快，該法能回收有用物質，具有明顯的經(jīng)濟和環(huán)境效益。

3.3 微電解處理法技術

微電解法利用鐵屑—碳粒在電解質溶液中發(fā)生腐蝕形成的內電解過程來處理廢水，其中鐵屑作為陽極被腐蝕，而碳?；蛱蓟F則作為陰極。這些絡合物具有較高的吸附絮凝活性，能有效地吸附廢水中的膠體顆粒和雜質。同時，在偏酸性溶液中，陰極產(chǎn)生的新生態(tài)氫氣能與溶液中的許多組分發(fā)生氧化還原反應，從而降低廢水的色度。因此，電化學絮凝處理法可以看成是氧化還原、吸附絮凝等綜合作用的結果。

微電解法與電解法相比，效果類似，但無需外加電能。處理中消耗的是少量廢鐵屑和石灰乳，而不是電解法中的鋼板，從而達到以廢治廢的目的。另外，微電解法設備投資也比電解法低得多，適合于大水量的廢水處理。

3.4 TiO2光催化處理技術

自1977年Frank和Brad首次實驗探索TiO2，在水中分解氰化物的可能性后，這種光催化材料在環(huán)境領域的應用研究越來越受到重視。

TiO2光催化原理：當能量相當于半導體（TiO2）禁帶寬帶的光照射到催化劑表面時，就會激發(fā)半導體內的電子從價帶躍遷至導帶，形成具有很強活性的電子—空穴對，并進一步誘導一系列氧化還原反應的進行。

研究表明不論采用何種光源，反應速率常數(shù)都與TiO2懸漿體系所吸收的光量子數(shù)有關，殺菌速率與光強成正比例關系。其中存在著最大有效光照強度，在此光照強度之上，提高光照強度并不能有效地大幅度提高殺菌效果。

另外，一般都將TiO2制成納米尺度的顆粒或納米顆粒薄膜，其優(yōu)勢在于對紫外光的吸收邊藍移，禁帶寬度增加，產(chǎn)生更大的氧化—還原電位，而且向底物的電荷轉移和溶劑重組自由能保持不變，這會增加電荷的轉移速率常數(shù)，提高量子產(chǎn)率和光催化反應的效率。因此，納米TiO2光催化材料是當前環(huán)保領域中最有應用潛力的一種光催化劑。

3.5 超聲波處理技術

利用超聲波降解水中的化學污染物，尤其是難降解的有機污染物，是近年來發(fā)展起來的一項新型水處理技術。它集高級氧化技術、焚燒、超臨界氧化等多種水處理技術的特點于一身，降解條件溫和、降解速度快、適用范圍廣，可以單獨或與其他水處理技術聯(lián)合使用，是一種很有發(fā)展?jié)摿蛻们熬暗募夹g。近年來利用超聲波強化有機廢水的降解或直接利用超聲波降解有機廢水的研究報道日益增多，研究內容涉及降解機理、降解動力學、中間體檢測、影響超聲波降解過程的因素和優(yōu)化條件實驗等。

超聲波由一系列疏密相間的縱波構成，并通過液體介質向四周傳播。當聲能足夠高時，在疏松的半周期內液相分子間的吸引力被打破，形成空化核?？栈说膲勖s為0.1 us，它在爆炸的瞬間可以產(chǎn)生大約4 000 K和100 MPa的局部高溫高壓環(huán)境，并產(chǎn)生速度約為110 m/s具有強烈沖擊力的微射流，這種現(xiàn)象稱為超聲空化。這些條件足以使有機物在空化氣泡內發(fā)生化學鍵斷裂、水相燃燒、高溫分解或自由基反應。

功率超聲波的頻率范圍為20 kHz～100 kHz，聲化學研究使用的超聲波頻率范圍為200 kHz～2 MHz，其中前者主要利用了超聲波的能量特性，而后者則同時利用了超聲波的頻率特性。化學反應和傳遞過程的超聲強化作用主要是由超聲空化產(chǎn)生的化學效應和機械效應引起的。

4 結束語

超聲波處理染料廢水是近年來研究比較活躍的高級氧化技術，它具有降解條件溫和、降解速度快、適用范圍廣等特點，是一種很有發(fā)展?jié)摿蛻们熬暗募夹g。但是還有許多問題需要解決，如降解機理、中間體檢測、優(yōu)化實驗條件、工業(yè)化等。利用TiO2光催化進行污染物的處理研究，對于保護環(huán)境、維持生態(tài)平衡、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。