活性染料印染廢水回用技術(shù)研究

程新雅 嚴琰

摘 要：文章對目前常用的印染廢水處理技術(shù)進行了介紹，闡述了活性染料染色加工的生態(tài)性問題，討論了活性染料染色廢水回用染色技術(shù)，探討了活性染料殘液不經(jīng)處理直接回收用于染色的可能性。

關鍵詞：活性染料；印染廢水；回用染色

中圖分類號：TQ610 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）20-0014-02

1 概 述

紡織印染行業(yè)是用水量較大的工業(yè)行業(yè)，據(jù)不完全統(tǒng)計，全國印染廢水排放量約為3×106～4×106 m3/d[1]，排放總量大約占到紡織行業(yè)廢水排放總量的80%。而印染廢水中不僅含有纖維原料本身的夾帶物，還含有加工過程中所用的染料、漿料、化學助劑等，廢水成分復雜，具有色度高、堿性大、有機物含量高，且抗生物降解、抗氧化等特點，已成為我國水域的重點污染源之一。印染廢水中的殘余染料品種繁多，結(jié)構(gòu)各異，且各種物質(zhì)之間還具有協(xié)同增強作用，再加之新型染料和助劑的不斷開發(fā)和應用，處理印染廢水的難度也因此不斷增大。

2 印染廢水處理現(xiàn)狀

2.1 印染廢水處理技術(shù)

現(xiàn)代的污水處理技術(shù)，按其作用機理，主要可分為物理法、化學法和生化法三類。

物理方法主要有混凝法、吸附法、膜分離法等?；炷ㄊ窍蛴∪緩U水中添加化學藥劑，使印染廢水中的微小懸浮物或膠體狀物質(zhì)聚集成較大顆粒，再通過自然沉降的方式去除這些物質(zhì)。吸附法用多孔性固體物質(zhì)將染料分子吸附在表面，從而達到脫色的效果[2]。膜分離過程將選擇性透過膜作為分離介質(zhì)，當膜兩側(cè)存在一定操作壓力時，污染物可通過選擇性透過膜，進一步濃縮、回收，最終達到廢水處理的目的。

化學方法主要有電化學技術(shù)和光催化氧化法。電化學技術(shù)可有效處理印染廢水，廢水在直流電作用下，兩極發(fā)生強氧化還原作用，污染物可被氧化或還原成低毒或無毒物質(zhì)，同時還會發(fā)生電解絮凝或電解上浮，從而實現(xiàn)脫色并降低污染物濃度。光催化氧化法利用某些物質(zhì)在紫外線的作用下產(chǎn)生自由基，破壞染料分子的發(fā)色基團，從而實現(xiàn)脫色。

生化法主要有塔式濾池法、活性污泥法、缺氧水解-好氧生物處理法、生物接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤法等[3]。在生產(chǎn)上采集微生物菌種，進行培養(yǎng)增殖，并在特定條件下進行馴化，通過微生物的新陳代謝使有毒物質(zhì)無害化，有機物無機化。

2.2 印染廢水治理中存在的問題

21世紀以來，紡織印染行業(yè)一直處于產(chǎn)能高增長階段，但高耗能、高耗水、高污染的局面卻未能擺脫，同時低檔次、雷同化生產(chǎn)的利潤微薄，難以支付降耗節(jié)能和污染治理所必需的投入，越是得不到治理和改善，越是造成能源和資源的浪費，陷入了不良循環(huán)的窘境。

造成這一現(xiàn)狀的根本原因即昂貴的印染廢水處理再利用成本，同時，這種“先污染、后治理”的末端治理策略也在無形之中增加了廢水處理成本。

末端治理只注重在生產(chǎn)過程結(jié)束后處理已生成的污染物，導致處理設備投資大、運行成本高。

可見，不斷優(yōu)化印染生產(chǎn)工藝，從源頭上降低印染廢水處理負擔，降低成本，真正實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，是當前印染行業(yè)廢水處理回用發(fā)展的方向。

3 活性染料染色加工的現(xiàn)狀及其發(fā)展

3.1 活性染料染色加工的生態(tài)性問題

活性染料是建立在染料與纖維分子間形成共價鍵的基礎上，只要染料分子上有適當基團能與纖維反應就可以染色，并有足夠的牢度，色譜齊全，應用面廣，有很好的發(fā)展前景，但仍然存在很多問題，主要有以下三個方面。

3.1.1 染料分子的安全性

一些不安全的染料分子被禁用，以安全的來代用。

3.1.2 染料的污染和利用率問題

活性染料的母體多半是酸性染料，水溶性好、直接性低，對纖維素纖維的親和力低，因此染料在染色后的水洗過程中損失率高，利用率一般僅有65%～72%，造成污染嚴重，污水色度大，而且不容易治理。

3.1.3 大量無機鹽的使用

為使染料對纖維有足夠的上染率，需要添加大量電解質(zhì)，這也造成了活性染料染色的生態(tài)問題，污水的治理也難。

3.2 活性染料浸染殘液

目前，活性染料主要用于纖維素纖維的染色，染色占到活性染料用量的79%。在各類染料中活性染料的利用率最低，活性染料浸染殘液中含有大量的水解染料，色度深，可生化性差；染色過程中，為了促進染料的上染，會加入較高濃度的電解質(zhì)，而電解質(zhì)的存在將對染料的降解處理造成極大的困難。

另外，在常用的一些廢水脫色方法當中，活性淤泥、硅藻土等吸附劑對親水性的活性染料的吸附作用很小，脫色效果較差；活性染料在水中不容易形成膠體，因此絮凝劑對它的絮凝效果也是不理想的。膜分離法及臭氧氧化法對活性染料浸染殘液的脫色有良好的效果，但成本較高。

可見，活性染料浸染殘液已成為各類染色廢水中最難處理的一種。

4 染色廢水的處理和浸染殘液回用染色

4.1 浸染殘液經(jīng)脫色后回用染色

由于排放標準日趨嚴格，自來水費、排污費不斷上漲，紡織染整企業(yè)對清潔生產(chǎn)開始越來越重視，染整廢水的回收利用也逐漸引起了人們的重視。近幾年，人們對染整廢水的回用做了諸多探索，結(jié)果顯示，印染廢水經(jīng)處理后是可以回收利用的，經(jīng)濟上也是可行的。

印度的M. Senthilkumar[4]等人用臭氧對活性染料浸染殘液進行脫色處理之后，重新用于活性金黃MR和活性紅5MR的染色，通過測定染色試樣的H*、C*、L*、△E值衡量循環(huán)染色的效果，證明經(jīng)過臭氧脫色的染色殘液可滿足循環(huán)染色的要求，回用三次的染色結(jié)果都可以達到色差要求。

上海市染料研究所的斯國平[5]等人做了活性染料染色殘液中鹽及水的回收利用研究，將回收鹽水代替原配方中的鹽和水做平行染色實驗，結(jié)果表明，活性黃X-R、藍X-R、紅X-3B采用回收NaCl鹽水或NaSO4鹽水染色，與采用常規(guī)配方相比，色相差、亮度差、艷度差和總色差均在正常偏差范圍內(nèi)，對染色物的干/濕摩擦牢度和染色提升率的影響也不大。

4.2 浸染殘液不經(jīng)處理直接回用染色

東華大學的崔軍輝等[6]選用紅、黃、藍酸性染料對錦綸織物浸染，回收浸染殘液，再將其相應指標調(diào)整至與初始染浴相同，保持同種工藝條件，進行染色殘液的多次回用染色。結(jié)果顯示，浸染殘液回用的染色試樣與原液然色試樣的色差可達到4級以上，各項染色牢度也非常接近。

4.3 活性染料浸染殘液的回用染色工藝研究

4.3.1 水解染料分析

活性染料浸染殘液中的一部分染料會水解，對殘液回用染色的染色吸盡率、固色率及染色織物的色光都會有一定程度的影響。因此，關鍵就在于測定殘液中有效活性染料的濃度。

浙江理工大學的王海峰等采用反相離子對高效液相色譜法研究了C.I.活性紅24的水解反應動力學，結(jié)果表明，染料的水解量與高效液相色譜峰面積有較好的線性關系，可用高效液相色譜法較方便地來定量研究染液中水解染料的量[7]。

東華大學的崔軍輝等使用反相離子對高效液相色譜對染液原樣及已中和的殘液進行分析，通過對比未水解染料和水解染料的出峰保留值及峰形高度，計算得出殘液中有效染料占原始染料的比例[8]。

4.3.2 工藝研究

崔軍輝等對純棉機織物進行活性染料染色，回收浸染殘液，用吸光度測定殘液中染料剩余率、反相高效液相色譜圖譜分析水解染料所占比例，得出殘液中有效染料的量；通過正交試驗確定回用染色的最佳工藝，并考察了染色深度、色差及各項色牢度。顏色特征值及各項染色牢度都與原樣非常接近。

由此可知，將活性染料染色殘液直接用于回用染色也是可行的，既能大量節(jié)約染化料，又能節(jié)約用水，減少水污染并降低水處理的成本。

5 結(jié) 語

活性染料因其優(yōu)良的應用性能在最近的二十年得到了迅速發(fā)展和廣泛應用，是現(xiàn)今市場上使用最為普遍、耗用量最大的染料之一。但活性染料容易水解，其利用率在各種類型染料中是最低的；在染纖維素纖維時，需要耗用大量的食鹽或硫酸鈉等電解質(zhì)；另外，活性染料在染纖維素纖維時，都要經(jīng)過堿性條件下的固色，而這個過程會耗用大量的堿。因此活性染料染色殘液中含有大量無機鹽、堿和未與纖維結(jié)合的染料，特別是深濃色活性染料染色，其上染率僅65%左右，而且鹽、堿用量也特別多，這類殘液如果不加以利用直接排放就會成為處理負擔很重的廢水，解決活性染料染色殘液的回收利用問題將是一個值得研究的重大課題。

參考文獻：

[1] 邱仁榮，趙穎，姚曙光.印染廢水深度處理及回用技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J].工業(yè)水處理，2007，（9）.

[2] 李風亭，陸雪非，張冰如.印染廢水脫色方法[J].水處理技術(shù)，2003，（1）.

[3] 邱仁榮，趙穎，姚曙光.印染廢水深度處理及回用技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J].工業(yè)水處理，2007，（9）.

[4] M. Senthilkumar，M.Muthukumar.Studies on the possibility of recycling reactive dye bath effluent after decolouration using ozone[J].Dyes and Pigments，2007，（27）.

[5] 斯國平，周建平，施悅梅.活性染料染色廢水中鹽及水的回收利用[J].上海染料，2001，（3）.

[6] 崔軍輝，許海育.錦綸酸性染料染色殘液的回用[J].印染，2008，（12）.

[7] 王海峰，陳海相，邵建中.HPLC法研究C.I.Reactive Red 24水解反應動力學[J].染料與染色，2004，（6）.

[8] 崔軍輝，許海育.活性紅3BS浸染殘液的回用[J].染料與染色，2008，（6）.