染料廢水的處理方法研究

梁婉婷，田 鵬*，張洪波

(1.沈陽師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 能源與環(huán)境催化研究所，遼寧 沈陽 110034；2.沈陽師范大學(xué) 實(shí)驗(yàn)中心，遼寧 沈陽 110034)

染料廢水的處理方法研究

梁婉婷1，田 鵬*1，張洪波2

(1.沈陽師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 能源與環(huán)境催化研究所，遼寧 沈陽 110034；2.沈陽師范大學(xué) 實(shí)驗(yàn)中心，遼寧 沈陽 110034)

近年來，由于生產(chǎn)合成染料產(chǎn)生了相當(dāng)比例的染料廢水，導(dǎo)致了大量的環(huán)境問題。利用化學(xué)處理法、物理處理法、生物處理法、超聲波法、二氧化鈦光催化法等方法處理染料廢水，解決環(huán)境問題。

染料；廢水；處理方法

為了滿足這個世界豐富多彩的家居產(chǎn)品的需求，人們進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)合成染料。在制造和加工過程的操作中產(chǎn)生了相當(dāng)比例的染料污水，這導(dǎo)致了大量的環(huán)境問題。染料往往都是些不可生物降解的化合物，它給生活帶來了不利的影響，生物體會被暴露在被污染的水中[1-3]。在紡織工業(yè)中目前所用的染料數(shù)量約10000種。在這些染料中，偶氮染料是最大和最重要的一類商品染料。偶氮染料作為添加劑被廣泛的應(yīng)用于紡織、塑料、皮革和造紙行業(yè)。由于染料的固定程度和織物的不完整性導(dǎo)致了產(chǎn)生一些污水廢水。在廢水中染料的濃度是低于其他的化學(xué)品的，即使它們在非常低的濃度之下，由于他們強(qiáng)烈的色彩，他們往往會得到最大的關(guān)注。偶氮染料的急性毒性低，可以引起對皮膚和眼睛的刺激，會導(dǎo)致乏力和頭暈。因?yàn)樵S多偶氮染料對水生生物有毒害性，所以偶氮染料的除去是很重要的，這是一個很大的挑戰(zhàn)。此外，大量的紡織生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水中有使環(huán)境危險的致癌性質(zhì)的染料[4-5]。目前處理染料廢水的方法有幾種[6]：

1 化學(xué)處理法

1.1 氧化法

化學(xué)氧化處理法主要的原理是利用一些強(qiáng)氧化性的物質(zhì)對染料進(jìn)行脫色。這些具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)能夠破壞染料廢水中介質(zhì)的結(jié)構(gòu)，促進(jìn)催化劑降解污染物。李凡修等研究了TiO2催化超聲波降解鉆井污水中CODCr技術(shù)，在超聲波頻率20kHz，輸出功率為50W，TiO2催化劑投加質(zhì)量濃度為0.5～1.0g/L，pH為3.0，溫度為30℃，鉆井污水的CODCr初始濃度1881.04mg/L的條件下，80min超聲波催化處理后的CODCr降解率大于99.1%[7]。

1.2 混凝法

國內(nèi)外近年來有很多關(guān)于用混凝劑處理染料廢水的研究，并且取得了很好的成果，使得對于染料廢水的處理更加的高效，經(jīng)濟(jì)。由于混凝劑具有凝聚有機(jī)溶質(zhì)的作用，所以當(dāng)把混凝劑加入到染料廢水中時，混凝劑就會與廢水中的污染物混凝在一起，輕一些的污染物就會浮在廢水的表面，重一些的污染物會沉在廢水的底下，這樣就可以通過一些手段將這些污染物過濾處理掉，使得廢水達(dá)到干凈的目的。研究發(fā)展至今，已經(jīng)有無機(jī)混凝劑，有機(jī)混凝劑和高分子混凝劑三種可以使用，高分子混凝劑處理法是近年來常為人們研究發(fā)展的一種方法，但是受到很多條件的限制，所以使用的還不多?；炷▽μ幚砣玖蠌U水的效果還是很好的。

2 物理處理法

2.1 吸附法

在物理法處理染料廢水中吸附法是最主要的方法。一般都是利用吸附劑，比較常用的是用活性炭將廢水中的污染物和雜質(zhì)吸附到活性炭的表面，以達(dá)到凈化染料廢水的目的。對于濃度較高的廢水使用吸附法處理效果并不是很明顯，所以一般此法都用于處理較低濃度的廢水。近年來國內(nèi)外學(xué)者也在研究出更為廉價，方便使用的吸附劑，使之更好的應(yīng)用于工業(yè)染料廢水的處理中。

2.2 氣浮法

通常在使用吸附法的同時，會加入氣浮劑，它會使染料廢水中產(chǎn)生很多的氣泡，在氣浮劑的作用下廢水中的污染物會和氣泡粘連在一起，并且浮到溶液的表面上。這種方法對很多方面的染料都適用，并且處理的效率很高，應(yīng)用很廣。

3 生物處理法

3.1 耗氧法

由于社會日益更新，很多新鮮事物被更多的研究出來，用于人們的日常生活，所以隨之生活中的污染物也就逐漸增多，生物處理法一直都是人們生活中最為主要的處理污染物的方法，因?yàn)樗鼰o污染，更簡單易行所以一直處于很重要的位置，但現(xiàn)在有很多的污染物使用原來的方法已經(jīng)難以控制了，那很多學(xué)者就研究出了更為可行的方法去處理這些問題。生物法是利用生物中的微生物，對污水中污染物進(jìn)行氧化處理，使其化學(xué)結(jié)構(gòu)改變，達(dá)到處理污水的目的。而好氧法現(xiàn)在有向溶液中投入污泥的方法，也有利用微生物膜的方法。

3.2 厭氧法

對于多數(shù)的染料廢水來說，在好氧環(huán)境中是不易被降解的，而在厭氧的環(huán)境下要好于好氧環(huán)境。在厭氧法的處理過程中，溶液分子會被微生物分解成小分子，再遇酸則會反應(yīng)生成二氧化碳和水，這樣就可以使染料廢水中的污染物分解掉。利用厭氧法與好氧法相結(jié)合，更能有效的除去染料廢水中的污染物。

20世紀(jì)80年代以來，水電等離子得到了廣泛的研究用于處理水污染，尤其是降解廢水中有毒的有機(jī)污染物。水電等離子體是一種氧化技術(shù)相結(jié)合，高能電子轟擊，熱解光化學(xué)氧化，臭氧氧化和自由基氧化作用影響去降解在水性介質(zhì)中的有機(jī)分子。這個技術(shù)更適合于有效地凈化水和除去有機(jī)化合物，特別是有毒有機(jī)化合物的其他技術(shù)，水電等離子還包括一個廣泛的質(zhì)量模擬化，適用于幾乎所有的有機(jī)污染物，最小的產(chǎn)生二次污染[8]。二氧化鈦具有催化活性高、化學(xué)穩(wěn)定性好、無毒性、低成本等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于廢氣廢水的處理[9]。

4 超聲波法

超聲波由于它污染小，耗能少，更加高效，所以在很多的方面都被應(yīng)用著，比如在分析化學(xué)，生物化學(xué)和高分子化學(xué)方面都有很好的作用。

4.1 超聲波降解有機(jī)難處理的污染物

近年來，如何去處理降解有毒污染物已經(jīng)成為熱點(diǎn)的問題，國內(nèi)外已經(jīng)有很多利用超聲波降解技術(shù)處理污染物的研究，并且已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。超聲作用下會產(chǎn)生空化氣泡，氣泡內(nèi)部的水蒸氣離解會產(chǎn)生一些自由基，這些自由基很活躍對化學(xué)反應(yīng)有一定的作用，可以使這些難降解的污染物氧化，最后分解成二氧化碳和水。閆永旺等研究了當(dāng)SnO2的摻入量為物質(zhì)的量比5.0%時，以高壓汞燈為光源， 對硝基苯酚的初始濃度為100mg/L，催化劑的摩爾分?jǐn)?shù)為5%，Sn4+-TiO2投加量為1.0g/L時， 對硝基苯酚的光催化降解效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明降解效果很明顯[10]。鐘愛國探討了在甲胺磷濃度為1.0×10-4mol/L、起始pH2.5、溫度30℃、Fe2+>50mg/L，充氧氣至飽和的條件下，用低頻超聲波(80W/cm2)連續(xù)輻照120min，甲胺磷去除率達(dá)到99.3%[11]。

4.2 H2O2與超聲波的協(xié)同作用對降解物的應(yīng)用

夏良樹等研究了在H2O2存在下，TiO2催化劑用量0.4g/L、H2O2用量0.2g/L、超聲波功率600W、降解時間120min的條件下，對初始質(zhì)量濃度為80mg/L，pH=1的壬基酚聚氧乙烯醚溶液進(jìn)行降解，其降解率達(dá)98%以上[12]。由于超聲波空化作用活化了TiO2微粒的表面，使它的反應(yīng)表面積增大了，從而提高了反應(yīng)的活性。而在空化作用過程中產(chǎn)生的空化泡內(nèi)存在的水蒸氣由于破裂離解成·OH和·H，而H2O2在超聲波的作用下也會有·OH的生產(chǎn)，使溶液內(nèi)·OH的濃度增加，反應(yīng)的降解率提高，使溶液氧化分解成二氧化碳和水。陳芳探討了在H2O2存在下，當(dāng)二甲酚橙初始質(zhì)量濃度為20mg/L，pH值為l，TiO2用量為0.4g/L，H2O2用量為0.4mL/L時，二甲酚橙的降解速率大大加快，降解效果也比較好，降解率可達(dá)92%[13-15]。

5 二氧化鈦光催化法

二氧化鈦由于其催化活性已被廣泛研究，它可以去除空氣中和水中有害的有機(jī)化合物的光誘導(dǎo)。紫外光的穿透能力比較低，對于處理一些污水或者渾濁的廢液效果不好，超聲波就恰恰能解決這方面的問題，它的穿透能力比較強(qiáng)，在15cm左右，因此它能解決更多紫外光不能解決的問題。近些年來，也出現(xiàn)了大量的超聲降解方面的研究和應(yīng)用，人們想要實(shí)現(xiàn)更簡單，更易操作，消耗能源小的效果。本論文結(jié)合實(shí)際，以鈦酸四丁酯為鈦源采用溶膠凝膠法制備納米二氧化鈦粉末和摻Fe的二氧化鈦粉末，對一些染料進(jìn)行超聲催化降解，可以為超聲降解這方面的研究發(fā)展提供一些支持。

致謝：遼寧省高校重大科技平臺“能源與環(huán)境催化工程技術(shù)研究中心”。

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(本文文獻(xiàn)格式：梁婉婷，田 鵬，張洪波.染料廢水的處理方法研究[J].山東化工，2017，46(04)：152-153，155.)

Study on the Treatment of Dye Wastewater

LiangWanting1，TianPeng*1，ZhangHongbo2

(1.Institute of Catalysis for Energy and Environment, College of Chemistry and Chemical Engineering, Shenyang Normal University, Shenyang 110034, China；2. Laboratory Centre of Shenyang Normal University, Shenyang 110034, China)

In recent years, due to the production of synthetic dyes produced a considerable proportion of dye wastewater, resulting in a large number of environmental problems. Treating Wastewater Containing Dyes by chemical treatment, physical treatment, biological treatment, ultrasonic, titanium dioxide photocatalysis and solving environmental problems.

dye; wastewater; treating

2017-01-10

遼寧省處然科學(xué)基金(項(xiàng)目批準(zhǔn)號：2015020241)

梁婉婷(1991—)，女，遼寧錦州人，碩士研究生；通信作者：田 鵬(1967—)，遼寧沈陽人，教授，博士，碩士研究生導(dǎo)師。

X703

A

1008-021X(2017)04-0152-02