偶氮染料廢水處理技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展方向

蘇博

摘要：當(dāng)前印染技術(shù)和染料合成等方面的不斷發(fā)展，促使合成染料在工業(yè)品領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用，隨之而來的則是有機(jī)廢水的不斷增加。這給現(xiàn)在我們所需要保護(hù)的環(huán)境帶來了巨大的壓力，同時(shí)也對(duì)人類的健康安全造成了巨大的影響。偶氮染料作為工業(yè)染料中種類最多，使用范圍最廣的有機(jī)染料，在當(dāng)前有機(jī)染料產(chǎn)品總量中占據(jù)70%，因而如何高效環(huán)保且低成本的將偶氮染料廢水進(jìn)行有效治理，是非常重要的研究對(duì)象。本文分別從物理法、化學(xué)法、生物法詳細(xì)闡述偶氮染料廢水處理方法的研究進(jìn)展，并簡(jiǎn)單描述了其未來的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：偶氮染料;廢水;脫色;處理

偶氮染料由于其易于著色、合成方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于多種纖維的染色和印花工藝。但是偶氮染料的使用也對(duì)我們的生存環(huán)境產(chǎn)生了巨大的威脅。偶氮染料是一種苯胺有機(jī)化合物，在一定特殊條件下，會(huì)進(jìn)行分解產(chǎn)生二十多種致癌的芳香胺，能夠引起人體DNA結(jié)構(gòu)改變從而引發(fā)癌變。這對(duì)于我們當(dāng)前所提倡的可持續(xù)發(fā)展是十分不利的。因此偶氮染料在使用過后所產(chǎn)生的偶氮染料廢水必須經(jīng)過處理，將其有害物質(zhì)盡可能多的分解掉，才可以正常進(jìn)行排放。其中有害物質(zhì)分解過程一直是環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域深入研究的熱點(diǎn)性題目，我們必須保證在工業(yè)的發(fā)展中所產(chǎn)生的有害衍生物在我們能夠控制的范圍之內(nèi)，這樣才有助于我們?nèi)虻目沙掷m(xù)性發(fā)展[1]。本文就從物理法、化學(xué)法、生物法三類方式將先進(jìn)我們對(duì)偶氮染料廢水的處理技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)描述，并探究了未來對(duì)偶氮染料廢水處理的研究方向。

一、物理法

（一）吸附法

吸附法就是借助吸附劑將偶氮染料廢水中的有害物質(zhì)吸附出來，這主要是因?yàn)槲絼┍砻媸嵌嗫捉Y(jié)構(gòu)的，通過多孔物質(zhì)的化學(xué)鍵或分子間相互的作用力吸附有害物質(zhì)。吸附劑主要選取的是天然礦石、活性炭或者生物質(zhì)等，天然礦石具有非常良好的吸附性并且資源比較豐富，因此當(dāng)前運(yùn)用范圍比較廣泛，只是礦石資源為非可再生資源，一次使用之后再次回收的難度比較大，且在使用的過程中容易給環(huán)境造成二次污染，這就給它的使用帶來了一定的限制?；钚蕴渴蔷哂胸S富表面微孔結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，比表面積較大，它是物理吸附法中運(yùn)用最廣泛的污水處理方法之一。生物質(zhì)吸附就是使用農(nóng)作物加工過程中產(chǎn)生的如秸稈、甘蔗渣等副產(chǎn)物作為吸附劑使用，一般其結(jié)構(gòu)疏松，有較多的可吸收孔，含有豐富有助吸附的官能團(tuán)，吸附效果較好且屬于農(nóng)副作物的二次利用，資源可再生。吸附法操作簡(jiǎn)單，可利用的材料廣泛，且對(duì)偶氮染料廢水的吸附成效較佳，但是吸附法中吸附劑較難進(jìn)行重復(fù)利用。

（二）膜分離法

膜分離法是采用濃度、壓力或者電位的差能作為動(dòng)力，讓流動(dòng)性物質(zhì)通過選擇薄膜，從而達(dá)到部分物質(zhì)的分離。這種方法可以將染料廢液分離為濃縮液和分離液，一般濃縮液可以用作染料的回收，分離液需等待進(jìn)一步的處理。在廢水處理的過程中膜分離法使用能耗較少，但是對(duì)過濾膜的使用量較大。當(dāng)前由于染料中所含物質(zhì)成分較多，一般使用雙膜組合處理的技術(shù)，先將偶氮染料廢水進(jìn)行預(yù)處理，再通過納濾或者反滲透技術(shù)進(jìn)行二次處理，這樣廢水中的COD、色度和濁度等都可以得到有效的較少[2]。當(dāng)然此法在實(shí)際操作過程中，由于膜材料和設(shè)備價(jià)位較高，膜材料本身也容易污染，極大地限制了其廣泛使用性。

（三）超聲波技術(shù)

超聲波技術(shù)指的是使用超聲波的作用，將廢水中的水分子裂解成為還原劑，并與廢水中的可溶性溶質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這樣使得廢水中的有害物質(zhì)進(jìn)行消解，達(dá)到凈化的目的。比如使用超聲臭氧技術(shù)，可以有效的提升廢水的脫色率，并且水質(zhì)中的有機(jī)物得到有效的降低。在超聲波技術(shù)進(jìn)行的過程中，會(huì)造成局部高溫的現(xiàn)象，這也有利于有機(jī)物進(jìn)行絮凝反應(yīng)，這樣不僅僅在有機(jī)物降解效果上，在處理速度上，超聲波技術(shù)都擁有顯而易見的優(yōu)勢(shì)。

二、化學(xué)法

（一）氧化法

運(yùn)用氧化法處理偶氮染料廢水，就是利用氧化劑改變?nèi)玖系姆肿咏Y(jié)構(gòu)，這樣就可以從根本上將祛除染料的毒性和色素。一般氧化法包含光催化氧化法、臭氧氧化法和化學(xué)氧化法。光催化即通過光輻射，通過添加催化劑的方式，催化有機(jī)物進(jìn)行氧化作用，較為常用的催化劑是TiO2、Fe2O3、WO3等，在這個(gè)過程中，有機(jī)物被氧化為水和二氧化碳等小分子物質(zhì)。臭氧因?yàn)槠漭^強(qiáng)的氧化能力，被直接作用于氧化偶氮染料。臭氧氧化分為兩類，第一是通過臭氧將廢水中有機(jī)物雙鍵進(jìn)行氧化，達(dá)到有機(jī)物的降解脫色。第二是將臭氧氧化產(chǎn)生的自由基運(yùn)用到染料廢水脫色中[3]?；瘜W(xué)氧化法即Fenton氧化技術(shù)，也就是用鐵鹽作為催化劑對(duì)染料廢水進(jìn)行脫色。氧化法的降解方法是效率最高的廢水處理辦法，應(yīng)用比較廣泛，但是催化劑的脫色成本較高，也容易對(duì)環(huán)境造成二次污染。

（二）電化學(xué)法

電化學(xué)法就是通過在廢水外部增加電極的方式，使得污染物在電能的作用下進(jìn)行分解，并附著在正負(fù)極兩端的過程。一般運(yùn)用較多的是電凝絮法，電極的陽極進(jìn)行氧化反應(yīng)形成氫氧化物，與廢水中的顆粒物或者凝絮物結(jié)合起來，形成絮狀物。電極陰極產(chǎn)生氣泡吸附廢液中污染物上升到液體表面。在電場(chǎng)的作用下，污染物被氧化為水和二氧化碳等小分子物質(zhì)。這種方式能夠使廢水澄清脫色，對(duì)于偶氮廢水中的BOD和COD祛除效果比較明顯，但是成本較高。

（三）混凝法

混凝法就是通過混凝劑得到凝聚作用，使廢水中的污染物聚集成較大顆粒，并將沉淀物分離出來的過程。這種方法最主要的就是選擇合適的混凝劑，一般使用的是鋁鹽、鐵鹽、鎂鹽等。混凝法使用方法比較簡(jiǎn)單，方便操作，但是混凝劑的費(fèi)用較高，無法做到對(duì)多種廢水的同時(shí)處理，且沉淀過后的沉淀物處理較為困難，過濾出的廢水，在后期還需要進(jìn)一步處理。

三、生物法

（一）真菌脫色

當(dāng)前對(duì)偶氮染料廢水具有脫色能力的真菌種類較多，主要脫色機(jī)制分為吸附脫色和降解脫色。第一，從吸附脫色來說，真菌多為絲狀結(jié)構(gòu)容易形成疏松多孔的樣子，這就可以有效的吸附廢水中的染料分子。但是真菌吸附之后，無法將有機(jī)物質(zhì)有效的降解，并且真菌回收非常困難，容易造成生物性污染。第二，從降解脫色來說，這主要依靠真菌產(chǎn)生的生物酶，通過生物酶和廢水中有機(jī)物的化合作用將有機(jī)物進(jìn)行有效降解。

（二）細(xì)菌脫色

細(xì)菌脫色主要根據(jù)細(xì)菌的生存環(huán)境進(jìn)行分類，為好氧條件和厭氧條件下細(xì)菌的脫色。第一，從好氧條件下細(xì)菌的還原性來說，主要是通過細(xì)菌對(duì)氧氣不明感的偶氮還原酶作用完成。一般細(xì)菌在作用過程中需要添加碳源或者氮源，這是因?yàn)榧?xì)菌無法直接使用偶氮廢料作為能源生長。第二，從厭氧條件下細(xì)菌的還原性來說，主要是利用厭氧環(huán)境下細(xì)菌的偶氮還原酶作用完成。當(dāng)前細(xì)菌或者真菌脫色容易造成生物性污染，因此在后續(xù)研究中，需要將此情況進(jìn)行深入探究，來保證廢水處理辦法的高效可持續(xù)性。

四、結(jié)論與發(fā)展方向

偶氮染料使用過后所產(chǎn)生的廢水成分較為復(fù)雜，當(dāng)前僅通過單一的處理技術(shù)，很難達(dá)到人們對(duì)廢水排放效果的期許，比如吸附法一般作用于親水性染料，并且染料中如果有油脂等物質(zhì)，會(huì)影響吸附成效?；炷ㄒ话阕饔糜谑杷匀玖?。生物法占地面積小，成本較低，但是近年為了滿足大家對(duì)染色品不易退褪色的要求，染料中加入了抗氧化成分，從而使得偶氮染料廢水可生化性差。這就需要在后期的研究中，將多種處理方式進(jìn)行結(jié)合，共同處理偶氮染料廢水中的不同成分。例如據(jù)研究表明厭氧生物膜法和Fenton氧化法可以相結(jié)合，有效降低偶氮染料廢水中的毒性[4]。將不同種類的處理技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，即可發(fā)揮不同方法各自的優(yōu)勢(shì)，因此這個(gè)研究方向是非常有意義的，只是在研究中需要有效控制成本。對(duì)于本身成本就比較低的生物法來說，有效的提升還原率是研究的重點(diǎn)，可以考慮篩選無毒且成效顯著的還原介質(zhì)進(jìn)行生物脫色。此外，通過分子生物學(xué)技術(shù)培養(yǎng)工程菌，也可以作為未來有偶氮廢染料廢水處理的研究方向。希望在未來的研究中，可以創(chuàng)造出更多處理方式，來為我們共同生活的家園添一份安全保障。

參考文獻(xiàn)

[1]程愛華，張佳寶.高級(jí)還原技術(shù)處理偶氮染料廢水的研究[J].現(xiàn)代化工，2019，39（04）：112-115.

[2]宋昭儀，胥維昌，馬文靜，胡金玲，楊洪新.偶氮染料廢水處理技術(shù)及研究進(jìn)展[J].染料與染色，2018，55（06）：50-54.

[3]董振，劉亮，郝艷，蔣繼宏，劉偉杰.偶氮染料廢水處理技術(shù)的研究進(jìn)展[J].水處理技術(shù)，2017，43（04）：6-10.

[4]李慶云，韓洪晶.偶氮類染料廢水處理技術(shù)的研究進(jìn)展[J].當(dāng)代化工，2016，45（09）：2217-2220+2223.

作者簡(jiǎn)介：蘇博，女，1994-2-18，遼寧省朝陽市，沈陽建筑大學(xué)，碩士研究生，主要研究污水處理方向。

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