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染料废水治理太头痛?看看技术大咖怎么说

http://www.water.hc360.com2018年07月02日10:14 来源:中国化工信息周刊T|T

    慧聪水工业网 染料废水中含酸、碱、铜锌等金属盐、硫化碱等还原剂、氯化钠等氧化剂以及中间体等,还含有色悬浮物(100~500mg/L)和溶解物(3000~16000mg/L)等成分。当前,国内外处理工业染料通常技术主要有废水吸附法、生物处理法、化学絮凝法、化学氧化法和电化学法等。除这些较为成熟的方法之外,还有一些正被推广应用的如辐照、分离等技术,但由于废水处理成本、效率的制约,一些新技术推广应用也有一定的局限性。

    四类问题困扰废水治理

    近年来,随着染料工业的发展和产业生态化的要求,一些研究者对染料废水研究采用了多种工艺进行处理。但每种处理工艺各有其适用范围与优缺点。目前,染料工业废水处理的突出问题可归结如下:

    一是排放废水量巨大,对水环境安全威胁严重。

    水体环境一旦流入高毒性废水,就会富集在水生生物体内,经处理染料废水降解产物可能比母体化合物更具生物毒性,染料废水处理究竟应将产物控制在何种状态,也是研究者面临的理论困境和实际工作的难题所在。

    二是存在理论黑箱与技术困难。

    主要表现在复杂难降解有机物的矿化以及色度的脱除方面。根据Wiff氏提出的发色基团理论,破坏染料废水发色基团结构是色度去除的关键步骤,而COD值的降低、可生化性的提高,则需靠裂解芳香环。问题是哪种处理技术能够同时解决难降解物质矿化与色度脱除的技术难题,以及在处理过程中,各类污染物又遵循哪种降解的规律,是亟待解决的理论问题。

    三是处理技术推广受国内经济发展水平的制约。

    在发展中国家,染料废水处理要考虑其经济性,推出经济性好的染料废水处理工艺成为当务之急。

    四是研究者对各类处理工艺与污染物组合随机组合关注度高,但面向污染物分类的系统性工艺研究较为缺乏。

    即使有研究者关注到按照染料结构开发处理技术,也忽视了从偶氮染料、蒽醌染料及三苯基甲烷类染料三大类应用最广泛的染料加以横向比较的研究思路。

    面向未来的解决方案

    由于当前应用于实际染料废水处理技术均难以在技术、经济两方面满足染料企业的需要,所以,新型染料废水处理技术的研究开发成为众多环保科技工作者努力的方向。近年来,研究较为活跃的染料废水处理新技术主要有:Fenton氧化技术、光催化技术、超临界水氧化技术、高温深度氧化技术、低温等离子体化学技术、超声波技术、萃取技术等。

    1.Fenton氧化技术

    目前,对于难生化降解的有机废水处理技术中,Fenton氧化法备受人们关注。Fenton试剂由Fe2++和H2O2组成。Fe2+与H2O2反应生成的羟基自由基(˙OH)具有很强的氧化性(仅次于氟),且无选择性,能够氧化打破有机高分子共轭体系结构,降解持久性难降解染料有机物,使之成为无色的有机小分子,从而达到降解脱色的目的。且Fenton氧化技术反应物易得、操作过程简单、无须复杂设备、费用便宜且对环境友好性等优点,决定了其有极大的推广价值及广泛的应用前景。对染料废水中大部分难降解的有机物,传统的水处理工艺处理效果不好,而Fenton氧化技术具有使染料废水中大部分难降解的有机物完全降解,且无毒害作用的中间产物形成,使用的催化剂安全、容易获取等。但该技术仍存在羟基自由基利用率较低、铁离子含量高易产生二次污染以及有效pH范围窄等问题。

    2.光催化降解技术

    利用半导体作为催化剂的光催化氧化技术也大有前景。有研究文献表明,在光照的条件下,在半导体价带产生具有极强氧化性的空穴,将水中OH-和H2O分子氧化成具有强氧化性的˙OH自由基,通过˙OH自由基将难降解的有机物氧化成为CO2和H2O。常用的催化剂有TiO2、H2O2等无机试剂。光催化氧化技术是近年出现的一种新兴技术,对污染物降解彻底,具有明显的节能高效等特点。从目前研究成果看,光催化降解技术是一项应用前景广泛的废水处理技术,是未来染料废水处理解决方案之一。

    3.萃取技术

    萃取技术主要是通过萃取剂和污染物分子络合,或是水中的污染物在载体的作用下透过很薄的膜层进入萃取内相而净化废水的技术。萃取技术处理染料废水实质就是利用不溶或难溶于水的溶剂将染料分子从水中萃取出来。实验研究表明,萃取法实现了废水治理和资源化的统一,不仅可使废水CODcr值大幅度降低,而且可从废水中回收宝贵的原料或中间体,具有明显的经济效益和环境效益,是一项前景良好的清洁生产环保技术。但将萃取技术应用于生产实践,还为时过早,在萃取过程中尚可能存在有机溶剂的溶解和夹带而流失到水相,造成运行成本增加和二次污染。

    4.超声波技术

    超声波处理废水是一种有效的、能够加快染料脱色和矿化速率的新技术。超声波技术是指利用超声辐射所产生的空化效应在极短的时间内崩溃释能,形成具有极端物化条件和含有高能量的“微反应器”,并导致水分子裂解形成H2O2、˙H、˙OH,将溶解于水中的有机大分子化合物分解为环境可以接受的小分子化合物的废水处理技术。虽然超声波技术是具有良好应用前景的染料废水处理技术,有可能成为未来染料废水处理解决方案,但从现有研究成果看,超声降解染料废水在技术上可行,但仍存在着费用高、降解效率低等局限性。要使其走向工业化,必须进一步强化创新,加强攻关。

    近年来,染料废水处理新技术研究取得飞速进展,未来一些新技术、新工艺、新的成果将不断涌现。在创新基础上的搭配联用、取长补短,将是未来染料废水处理解决方案,例如根据不同性质的染料废水采用不同的混搭办法如活性炭吸附与臭氧联合法等。与此同时,欲实现染料废水矿化高效处理与脱色,需从染料微观结构入手,分析其降解机制,并协同配合、系统开发出针对性较好的染料废水处理技术。

责任编辑:童志威

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