印染廢水物理處理法

本文從物理、化學、生物等角度出發，對新材料及新工藝進行了總結，概述了國內外在染料廢水處理領域的研究進展。

1　物理處理通常情況下，廢水的BOD 與COD 比值越大，可生化性越好。但由于染整廢水的可生化性比值一般都＜ 0.3，生化性差，故物理法常常被作為染料廢水的預處理方法，便于從廢水中回收染料分子，降低鹽及金屬離子含量，提高其可生化性。用于染料廢水處理領域的物理法包括吸附法、膜分離技術等。

1.1　吸附法吸附是一種固體表面現象，利用多孔性固體吸附劑處理氣態污染物，使其中的一種或幾種組分在分子引力或化學鍵力作用下被吸附到固體表面，從而達到分離目的。在廢水處理中常用的固體吸附劑有活性炭、離子交換樹脂等，其中，應用最為廣泛的是活性炭。近年來，各種吸附劑不斷被引入到染料廢水處理中。

1.1.1　活性炭吸附活性炭的吸附作用主要分為物理吸附和化學吸附。物理吸附是由于活性炭內部分子在各個方向上都承受著同等大小的力，而在表面的分子則受到不平衡的力，從而使被吸附物質吸附到表面上；化學吸附是指活性炭與被吸附物質發生化學反應而產生的吸附。通常情況下，活性炭吸附是物理吸附與化學吸附的綜合作用。國內外對活性炭吸附處理染料廢水的研究較多。許文翠[5] 等對活性炭吸附廢水中重金屬離子的過程進行了機理分析，運用導數的實際意義，建立了描述廢水質量濃度相對變化率與活性炭相對變化率的微分方程模型，解決了活性炭吸附法處理廢水過程中，活性炭用量、活性炭達到吸附平衡時所需的時間及廢水中金屬離子去除率等問題。Mahmoodi 等[6] 對活性炭吸附染料廢水中的陰離子染料進行了研究。直接藍78(DB78)、直接紅31(DR31) 被用作陰離子染料模型。活性炭表面特性采用傅里葉變換紅外光譜(FTIR) 和掃描電子顯微鏡(SEM) 進行研究?？疾炝嘶钚蕴坑昧?、染料初始濃度以及鹽濃度對染料吸附速率的影響。結果表明：活性炭對于染料的吸附速率符合假二級動力學模型。在2種染料各自單獨存在的一元體系和2 種染料同時存在的二元體系中，吸附都遵循Langmuir 吸附模型。

1.1.2　天然礦物吸附常用作吸附劑的天然礦物主要有膨潤土、蒙脫石、海泡石、海綿鐵、凹凸棒石等。由于各類礦石具有較高的吸附性能以及價格低廉而被廣泛地應用于印染廢水的治理。Vimonses 等[7] 研究比較了粘土礦物，包括膨潤土、高嶺土、沸石對剛果紅水溶液中染料的吸附效果。研究了吸附劑用量、剛果紅濃度、pH 和溫度對吸附過程的影響。通過假一級和假二級動力學方程，Freundlich 和Langmuir 模型等對粘土材料的吸附動力學平衡等溫線進行了研究。結果表明：高嶺土最符合Langmuir 模型，而膨潤土和沸石可以用Freundlich 模型較好地解釋。3 個吸附劑吸附均遵循假二級動力學方程。通過顆粒內擴散的研究表明：吸附速率不完全由擴散步驟控制。進一步的熱力學調查表明：吸附是一個放熱過程，自發反應。鈉基膨潤土具有最佳的吸附能力，其次是高嶺土。

1.1.3　固體廢棄物改性通過對固體廢棄物的回收利用，既可實現固廢資源化，又能達到保護環境的目的，目前研究較多。Visa 等[8] 研究了改性粉煤灰對甲基藍、甲基橙以及重金屬的吸附過程。研究了在復雜、多陽離子染料中，甲基藍、甲基橙等染料吸附在粉煤灰表面后對于吸附鎘、銅和鎳等重金屬離子速率的影響；討論了在多組分體系中的吸附效率和動力學過程。進一步的動力學研究表明：粉煤灰對甲基藍的吸附符合假一級動力學方程；符合Freundlich 等溫曲線。熱力學分析結果表明：粉煤灰對于甲基藍的吸附是吸熱過程。

1. 2　膜分離技術膜分離技術處理染料廢水，主要是利用膜的選擇性分離功能，對染料廢水進行預處理，實現染料廢水中染料分子與水分子的分離，達到染料分子和鹽的回收，以及提高廢水的可生化性。該過程僅是物理過程，并未破壞染料的分子結構。

1.2.1　超濾和納濾由于印料廢水水質復雜，含鹽量高，處理印染廢水的過程由膜污染導致的膜通量的快速衰減制約了膜分離技術的應用。故研究者多采用納濾- 超濾結合的方法處理印染廢水。叢緯等[9] 采用超濾/ 納濾雙膜集成工藝對印染廢水二級生物法的處理出水進行深度處理，比較了3 種不同材料和截留分子質量的超濾膜作為納濾預處理手段的效果。選用2 種工業化應用的納濾膜，研究壓力、運行時間對分離效果的影響，并分析處理前后不同材料膜結構的變化情況，結果表明：超濾膜作為納濾預處理的有效手段，能去除90% 的濁度和部分COD ；納濾處理可以有效去除廢水中的各種鹽類，促使染料類物質回收。

1.2.2　反滲透技術反滲透是一種借助選擇透過( 半透過) 性膜的功能，以壓力為推動力的膜分離技術，當系統中所加的壓力＞進水溶液滲透壓時，水分子不斷地透過膜，經過產水通道流入中心管，在一端流出水中的雜質如離子、有機物、細菌、病毒等，被截留在膜的進水側，然后在濃水出水端流出，從而達到分離凈化目的。反滲透膜的性能下降主要原因是膜表面受到了污染，如表面結垢、膜面堵塞；或是膜本身的物質化學變化。如何消除膜污染是目前的研究熱點。范莉莉等[10] 采用一體式反滲透裝置對富陽染色廠提供的染料廢水進行研究，處理效果以COD 去除率、電導率、色度作為評價指標。結果表明：運用反滲透膜處理染料廢水，在1.5 MPa 的操作壓力下，出水電導率為23 μS/cm，COD 去除率達99.5%，色度由原水的4 500 倍降至7 倍。

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