基于安全環(huán)保視角的染料廢水脫色凈化技術(shù)研究

焦宏典

（江蘇鳴翔化工有限公司，江蘇泰興 225400）

基于安全環(huán)保視角的染料廢水脫色凈化技術(shù)研究

焦宏典

（江蘇鳴翔化工有限公司，江蘇泰興 225400）

在分析染料廢水復(fù)雜組成成分與危害基礎(chǔ)上，提出了專門對染料廢水進行脫色凈化處理的方法——絮凝沉淀法與電化學法，并說明了兩種脫色凈化技術(shù)的應(yīng)用條件，期望能為相關(guān)研究者提供參考意見。

染料廢水；安全環(huán)保；威脅；絮凝沉淀；電化學法

染料廢水是由染料產(chǎn)品泄漏的染料液體、染料中間體結(jié)晶、母液及染料遺漏的細碎料、地面污水等物質(zhì)形成的廢水。其含重金屬、芳香族多苯環(huán)化合物等危害性物質(zhì)，易對水體、土壤、人體產(chǎn)生傷害。因此，在追求安全環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展的當下，應(yīng)采取科學措施對染料廢水進行脫色凈化，以提高染料廢水的回收利用率。

1 染料廢水的危害

1.1 破壞水體自凈功能

染料廢水具有一定的色度，其滲入水體后，易大幅度降低水體的透明度，引起視覺污染，并嚴重破壞水體自凈功能。若水生物長期生活在這種污水環(huán)境中，皮膚或?qū)⒈黄韧踔炼净?。加之有色染料廢水滲入水體，與水體融合為一后，會快速消耗水體的養(yǎng)分，致使水中氧氣減少，嚴重威脅水生物健康生長。因此，對染料廢水進行脫色凈化具有急迫性。

1.2 引發(fā)水體富營養(yǎng)化

染料廢水組成成分復(fù)雜，通常含有大量的有害物質(zhì)，如有色洗滌廢水中內(nèi)含大量的氮磷化合物，印染部分工序中含豐富的尿素等。這些有機有害物排放到潔凈水體中，會使水體在短時間內(nèi)出現(xiàn)富營養(yǎng)化問題，破壞水體安全。雖然酸鹽廢水與肥皂水等亦屬于染料廢水，但其物質(zhì)成分的毒性極小，不容易對環(huán)境與水體造成破壞。

1.3 危害生物健康

染料廢水中的染料物質(zhì)富含多苯環(huán)化合物，如芳香族鹵化物、芳香族胺類化學物與芳香族硝基化合物等。這些化合物均具有較大的毒性。當其與依附體物質(zhì)相互融合時，或?qū)⑦M一步形成高毒性的“三致”物質(zhì)。若“三致”物質(zhì)不慎滲入水體，隨食物鏈進入到動物與人體體內(nèi)，將使動物與人體健康嚴重受損。

1.4 妨礙生物降解

染料廢水內(nèi)含有多種重金屬物質(zhì)，如鉛、鉻、砷等。這些重金屬物質(zhì)屬于鹽類，易破壞生物的正常降解。若其在大自然環(huán)境中長期積累，并滲入到水體、土壤中，會隨食物鏈循環(huán)逐漸傳遞到生物體內(nèi)，致使植物出現(xiàn)病害，動物與人類健康受損。因此，必須采取科學措施，對染料廢水進行脫色凈化處理。

2 染料廢水的脫色凈化技術(shù)探析

2.1 絮凝沉淀脫色凈化技術(shù)

染料廢水色度高，組成成分復(fù)雜，選用單一絮凝劑往往難以完全脫色凈化。因此，筆者建議，針對染料廢水中的不同物質(zhì)，選用不同絮凝沉淀劑進行脫色凈化。

對于染料廢水中的憎水性染料分子，如分散染料、硫化染料等，建議選用鋁鹽、鐵鹽等絮凝劑進行處理，以使憎水性染料分子逐漸水解成具有高電荷特性的、無害的羥基化合物。特別是投入到染料廢水中的PAC含量為100mg/L到150mg/L時，憎水性染料分子的脫色凈化效果極佳，脫色凈化率可高達90%。除此之外，部分高價金屬鹽脫色凈化效果也較好。如硫酸亞鐵可使帶—OH、—X等基團的染料分子快速混凝脫色。這主要是因為Fe2+易與—OH、—X等基團產(chǎn)生絡(luò)合反應(yīng)，并形成降低水溶性的大分子螯合物。

對于水溶性強、陰離子居多的染料廢水，可投入鎂鹽制造堿性條件，使染料廢水中的磺酸基團發(fā)生化學絮凝反應(yīng)，進而脫色凈化。這種做法采用的原理是陰離子基團與鎂鹽相互融合后，會產(chǎn)生易對弱性酸紅、活性橙等進行脫色凈化的氫氧化鎂。但需注意，用氫氧化鎂做吸附絮凝劑時，必須確保其pH值保持在11以上。否則，氫氧化鎂的吸附絮凝效果將顯著下降。

在條件允許的情況下，建議投入長支鏈陽離子表面活性劑作助凝劑，使磺酸基團快速發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)并形成絡(luò)合物。而后，加入硫酸鋁或PAC進一步絮凝。實驗表明，在這種操作條件下，染料廢水的脫色凈化效果比其他方式更佳。

2.2 以電化學法為核心的脫色凈化技術(shù)

電化學法是對染料廢水進行脫色凈化的另一高效方法。根據(jù)電解方式差異，電化學法可細化為電解法、電氣浮法與微電池法三種。其中，以石墨與鈦板為極板，氯化鈣、硫酸鈉或水中鹽分為導(dǎo)電介質(zhì)，形成通電回路。通電時，對染料廢水進行電解，使電路陽極產(chǎn)生氧氣或氯氣，陰極產(chǎn)生氫氣或次氯酸鈉，進而使染料廢水中的分子發(fā)生氧化作用或還原作用，以實現(xiàn)染料分子脫色凈化的方法是電解法。而以鐵元素、鋁元素為陽極，通過電極反應(yīng)形成鐵離子與鋁離子，使水解產(chǎn)物轉(zhuǎn)變成絮凝劑，再對染料廢水物質(zhì)進行氧化或粘附，進而實現(xiàn)染料廢水脫色凈化的電解方式是電氣浮法。不管是電解法還是電氣浮法，均能對酸性染料廢水物質(zhì)、活性染料廢水物質(zhì)進行高效脫色凈化。

實驗表明，若以活性炭纖維為電氣浮法的電極，可充分發(fā)揮電極的導(dǎo)電作用、吸附作用、氧化還原作用，去除染料廢水中的深藍、硫化艷綠、藍色等顏色。因為活性炭纖維作電極時，染料分子會被吸附形成分子自由基。待自由基化后，會再次偶合成大分子，進而對染料廢水進行絮凝脫色。若電路的陽極是鐵物質(zhì)，則電極反應(yīng)形成的鐵離子混凝劑將對染料廢水物質(zhì)進行氧化還原，使有色物質(zhì)從水中分離，進而實現(xiàn)脫色凈化。

除電解法與電氣浮法外，還可用微電池法對染料廢水進行脫色凈化。所謂微電池法，即以鑄鐵屑為濾料，并使其被染料廢水浸沒，確保鐵與溶液產(chǎn)生電位差，進而引發(fā)電極反應(yīng)的電解方法。該方法應(yīng)用時，會產(chǎn)生高化學活性的電極反應(yīng)產(chǎn)物。若這些電極反應(yīng)產(chǎn)物恰好與染料廢水物質(zhì)再次發(fā)生氧化還原反應(yīng)，染料廢水的發(fā)色結(jié)構(gòu)將會被破壞，染料廢水的有色物質(zhì)也會隨之成功實現(xiàn)脫色凈化。實驗結(jié)果顯示，在強酸性條件下，利用微電池法對含多偶氮的染料廢水進行脫色凈化，脫色凈化率可高達82%。

[1] 許琦；唐喆等.紅色基 GP 染料廢水的脫色研究[J].綠色科技，2016，（16）：16-17.

[2] 管俊芳；方紀等.大同膨潤土對陽離子黃（X-8GL）染料廢水脫色的實驗研究[J].化工技術(shù)與開發(fā)，2016，45（7）：18-21.

表3 SAFUREX焊接工藝

在整個焊接過程中，必須以短弧焊接，且背面一直保持充氮保護。焊接施工過程如圖2所示。

圖2 焊接施工過程示意圖

3 質(zhì)量控制

3.1 焊接工藝評定

根據(jù)管道規(guī)格，進行了SAFUREX水平固定位位置焊接工藝評定，根據(jù)焊接工藝評定報告編制焊接工藝指導(dǎo)書，提供給現(xiàn)場焊工學習。焊接工評定實驗結(jié)果見表4。

表4 SAFUREX焊接工評定實驗結(jié)果

3.2 焊接過程質(zhì)量控制

3.2.1 外觀檢查

焊縫外觀質(zhì)量標準應(yīng)符合GB/T50683—2011 《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》的規(guī)定。觀察檢查使用放大鏡、焊縫檢測尺和鋼尺檢查。所有管道焊口質(zhì)量的外觀檢查，應(yīng)按設(shè)計圖紙規(guī)定的標準在焊縫冷卻后進行，冷卻后除去飛濺物等，把表面清理干凈后進行100%的外觀自檢，并填寫焊縫外觀檢查記錄。

3.2.2 無損檢測

（1）無損檢測方法：無損檢測方法按照設(shè)計要求選用，無損檢測質(zhì)量要求按照JB4730.2—200《承壓設(shè)備無損檢測》執(zhí)行。焊接工程師須建立管道焊口記錄表，以跟蹤焊縫評片、返修、合格等級記錄。

（2）焊縫返修：焊接工程師編制焊縫返修工藝卡。焊工根據(jù)返修通知單按照焊縫返修工藝卡對不合格的焊縫應(yīng)進行返修，焊縫同一部位的返修次數(shù)不得超過兩次。

3.3 焊工培訓(xùn)與考試

鑒于SAFUREX材料是一種新型材料，我公司特邀請瑞典Sandvik材料技術(shù)公司和荷蘭Stamicarbon公司的工程師來到施工現(xiàn)場對焊工及管理人員進行培訓(xùn)及考試，經(jīng)過一周的培訓(xùn)，參加培訓(xùn)的焊工全部通過Stamicarbon公司考試并取得證書。

4 結(jié)束語

了解SAFUREX材料力學性能和焊接工藝，編制切實可行的焊接工藝指導(dǎo)書，對焊工進行培訓(xùn)及考試，焊接過程要進行嚴格控制，是SAFUREX高壓管道取得優(yōu)良焊接質(zhì)量的保證。由中國化學工程第四建設(shè)有限公司焊接的SAFUREX尿素高壓管道，一次合格率達到了99%。中海石油華鶴煤化有限公司3052尿素項目SAFUREX材料焊接實踐證明，只有嚴格對焊接過程加以控制，才能保證SAFUREX材料的焊接質(zhì)量，滿足現(xiàn)場工藝的使用要求。

參考文獻

[1] 中國機械工程協(xié)會焊接協(xié)會.焊接手冊（2001版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.

Decolorization and Decontamination of Dye Wastewater Based on Safety and Environmental Protection

Jiao Hong-dian

Based on the analysis of the complex components and hazards of dye wastewater，this paper presents a method of decoloring and purifying the dye wastewater-flocculation precipitation method and electrochemical method，and describes the application conditions and expectation of the two decolorization purification technologies.Can provide reference for the relevant researchers.

dye wastewater；safety and environmental protection；threat；flocculation sedimentation；electrochemical method

X788

B

1003–6490（2016）10–0026–02

2016–09–25

焦宏典（1975—），男，江蘇泰興人，環(huán)保工程師，主要從事工程化工安全工作。