染料废水的脱色方法_张林生
分散染料染色漂洗废水的脱色实验方案
分散染料染色漂洗废水的脱色实验方案（实验方案可根据实际的实验情况做出修改）一、实验目的：1.通过混凝脱色法将分散染料染色漂洗废水脱色；2.通过测定脱色处理后水的pH、色度、化学需氧量(CODcr)等方面的指标，来检验其是否符合生产用水的标准，实现漂洗水的回收利用。
二、实验原理：1.分散染料的特性：分子量低，其无水溶性基团，含有部分极性基团，其在水溶液中溶解度很低，属于疏水性染料。
它在染色时必须借助分散剂将染料均匀地分散在染液中，才能对各类合成纤维进行成色。
主要用于涤纶及其混纺织物的印染。
2.分散染料漂洗废水组成：主要由染料、助剂组成。
3.混凝法原理：分散染料的染液实质是一种胶体溶液。
混凝是通过向废水中投加混凝剂，破坏胶体的稳定性，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集成较粗大的颗粒而沉淀，得以与水分离，使废水得到净化。
混凝法是印染废水处理中采用最多的方法。
4.混凝剂和助凝剂：混凝法包括凝聚和絮凝两个过程。
凝聚：指失去稳定性的胶粒相互聚集为较大颗粒的过程。
絮凝：指未失去稳定性的胶体形成大颗粒絮体的过程。
因而，混凝剂也分为两种：凝聚剂和絮凝剂。
习惯上将低分子电解质称为凝聚剂，而将高分子药剂称为絮凝剂。
当单用混凝剂不能取得良好效果时，可投加某类辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。
5.混凝剂和助凝剂的分类：混凝剂的分类：1)无机盐类：普通铝、铁盐：硫酸铝、氧化铝和明矾等；氯化铁、硫酸亚铁等；聚合铝、铁盐：聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合磷酸铝等；聚合硫酸铁、聚合磷酸铁，聚合氯化铁等；复合无机混凝剂：聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝铁、聚合硅酸氯化铝铁、聚合硅酸硫酸铝、聚硫酸氯化铝、聚磷酸氯化铝、聚硅氯化铝、聚硅硫酸铁、聚合氯化硫酸铁、聚合磷硫酸铁、聚合硫酸氯化铝铁、聚合硫基硅酸铝铁等等。
2)有机混凝剂：聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚氧乙烯等等。
助凝剂分类：1)pH调整剂：石灰、硫酸、氢氧化钠、碳酸钠；2)絮体结构改良剂：活性硅酸、粘土等；3)氧化剂：氯气、次氯酸钠、臭氧等；4)聚丙烯酰胺亦可以做助凝剂。
染料废水的混凝脱色特性及机理分析_张林生
第30卷第4期2000年7月东南大学学报(自然科学版)JO URNAL OF SOU THEAST UNIVERSITY (Natural Science Edition) Vol 30No 4July 2000染料废水的混凝脱色特性及机理分析张林生 蒋岚岚(东南大学土木工程学院,南京210096)摘 要 研究了弱酸、酸性、分散、中性、活性、直接等化学结构各异、水溶性不同的染料废水的混凝特性,分析了不同种类染料废水的混凝脱色机理,提出了FeSO 4在处理亲水性染料废水中具有独特的脱色效果.关键词 染料废水;混凝;脱色分类号 X791 收稿日期:2000-03-01. 第一作者:男,1944年生,教授.1 染料废水的混凝脱色方法传统的混凝方法可使染料废水一定程度脱色,其中聚铝(PAC)、聚铁(PFS)效果较好.其机理为通过混凝剂水解缩聚产物压缩双电层、电中和、吸附架桥和网捕沉降等方法将染料物质除去.聚铝(PAC)、聚铁(PFS)溶于水中立即水解成Al 3+和Fe 3+的水合物,在一定条件下,进一步反应可形成多种形态的配合物或多羟基络合物,并带有较高的正电荷(如PAC 水溶液的 电位为+25~30mV),电中和脱稳作用显著[1].另一方面,由于PAC 和PFS 水解形成的多羟基络合物线性长度大,可以与水中脱稳的染料分子发生粘附架桥作用.对不同性质的染料废水混凝脱色率不等,其差异及原理尚待深入研究.染料种类按应用类型可分为直接染料、酸性染料、活性染料、冰染染料、硫化染料、还原染料、分散染料等.按结构类型可分为偶氮、蒽醌、稠环、硫化、三苯甲烷、酞菁等.染料的相对分子质量一般在500~1500之间,染料废水中胶体粒子通常带负电荷, -电位在-7~-20mV 之间,染料按水溶性可分为疏水性染料和亲水性染料,带有水溶性基团(如SO 3Na,COONa)的染料分子水溶性好,带有非水溶性基团(如SO 2NH 2)的染料分子则表现出疏水性.一般来说,分散染料、直接染料、还原染料、硫化染料等多为疏水性染料,而活性染料、酸性染料、阳离子染料等则多为亲水性.由于染料的分子结构、分子量、水溶性、所带基团等各不相同,因而所表现的混凝特性亦不同.混凝方法是染料废水脱色简单易行的方法,为了提高混凝脱色效果,研究不同药剂对不同染料废水的脱色特性及其机理十分必要.2 染料废水的混凝脱色试验试验水样:本试验的目的是研究不同类型染色废水的混凝脱色特性及机理,因此为避免杂质的干扰,分别用单一染料配制成浓度为20~30mg/L 的水样.该单一染料按其应用类型、化学结构类型、发色基团及水溶性选择以下六类,分别属于弱酸性染料、酸性染料、分散染料、中性染料、活性染料和直接染料,其结构式和理化特征如表1所示.表1 染料的结构式和理化特征染料名称结构式水溶性发色基团分子量化学结构类型弱酸艳红B 较好 N=N 较大单偶氮类酸性湖蓝A较好 CH=N 大三芳基甲烷类分散黄SE2GL 差 N=N 小单偶氮类中性黑BL 较差N=N 大双偶氮类活性艳橙X GN 较好 N=N 较大单偶氮类直接枣红GB 一般 N=N 大双偶氮类 色度测定方法为分光光度法,选择最大吸收波长,测不同浓度的标准曲线,然后由该波长下的吸光度求得浓度及相应的脱色率.试验仪器:HJ 4型四联磁力搅拌仪.混合时速度梯度G 达到700~1000s -1,快速搅拌时间为1min;反应时速度梯度G 达到20~70s -1,慢速搅拌时间10min;平均G T 值在1 104~1 105之间.试验结果见图1~图6.73第4期张林生等:染料废水的混凝脱色特性及机理分析图1 弱酸艳红B 混凝曲线图 图2 酸性湖蓝A 混凝曲线图原水浓度C =20mg/L,吸光度A =0.327,最大 原水浓度C =20mg/L,吸光度A =0.895,最大吸收波长 =510nm,水温t =23 ,pH=7.1吸收波长 =610nm,水温t =23 ,pH=7.2图3 分散黄SE 2GL 混凝曲线图 图4 中性黑BL 混凝曲线图原水浓度C =20mg/L,吸光度A =0.201,最大 原水浓度C =20mg/L,吸光度A =0.233,最大吸收波长 =470nm,水温t =19 ,pH=6.0吸收波长 =565nm,水温t =19 ,pH=6.图5 活性艳橙X G 混凝曲线图 图6 直接枣红GB 混凝曲线图原水浓度C =20mg/L,吸光度A =0.249,最大 原水浓度C =20mg/L,吸光度A =0.357,最大吸收波长 =490nm,水温t =19 ,pH=6.0吸收波长 =500nm,水温t =19 ,pH=6.03 试验结果分析与讨论1)在适当的条件下硫酸亚铁对各种染料废水中的染料物质脱除率较高,最佳脱色率可达90%.这主要依靠硫酸亚铁的 络合吸附架桥机理 ,硫酸亚铁溶于水中形成Fe 2+离子,由于Fe 2+的水解平衡常数较小,能以较多的离子态存在,从而成为中心离子与单个的染料分子发生络合反应.以活性艳橙X GN 为例,它的一个分子中含有6个N 原子,1个羟基,3个磺酸基,2个卤代基,这些基团中N,O,S,X 都可以成为配位原子,它们有可能与Fe 2+形成多核络合物,其结构式见图7.图中 代表其它配位原子,这样,以Fe 2+为桥基,通过络合反应可以将许多染料分子连74东南大学学报(自然科学版)第30卷图7 活性艳橙X GN 与Fe 2+的络合反应结构式接起来.原来分子质量、分子体积都比较小的单个染料分子,组成体积较大的络合物分子,较容易吸附在Fe 2+水解形成的絮体上沉降除去.这种 络合吸附架桥机理 可用图8示意.图8 染料的络合吸附架桥机理图这种 络合吸附架桥机理 可用以下几方面的实验现象加以验证:随硫酸亚铁投加量的增加,混凝脱色率一般均逐渐增加,该脱色反应大致与投药量表现出当量关系,这具有化学反应(络合反应)的特性. 用EDTA(乙二胺四乙酸二钠)可置换与Fe 2+络合的染料分子,这也可以证明Fe 2+确实与染料分子发生了络合反应. 经硫酸亚铁处理过的各染料沉淀物的颜色均呈暗绿色,而投加PAC,PFS 后所形成的沉淀物的颜色基本上与原染料颜色相同.可以认为PAC,PFS 主要是通过对染料胶体粒子的凝聚来达到脱色的目的,而硫酸亚铁则是通过以Fe 2+为中心离子与染料分子形成多核络合物,进而被吸附除去来脱色.从理论上分析,根据近代量子化学的观点,发色的根本原因在于染料分子中每一种电子云的分布状态及其运动状态不同,导致染料颜色的不同.当染料分子中配位原子的孤对电子进入中心离子的空轨道后,染料分子中共轭体系的电子云分布发生偏移,改变了基态和激发态的能量,络合物的颜色也随之改变,一般是使其加深变暗[2].这说明,硫酸亚铁的脱色机理不是传统的混凝作用,而是其特有的 络合吸附架桥机理 .应当指出的是,PAC 和PFS 溶于水中所形成的Al 3+和Fe 3+也可以作为中心离子形成配位化合物,但它们的水解平衡常数远大于Fe 2+的水解平衡常数,即使在酸性条件下(pH =4~5)以纯离子状态存在的数量也极少,同时它们易与O 配位而难与N 和S 等配位,因而它们在水溶液中主要与OH -离子反应生成复杂的羟基络合物,难以与染料分子发生反应.而Fe 2+在中性、弱碱性的条件下能以较多的离子状态存在而成为中心离子[3].2)相比较而言,硫酸亚铁对分散黄SE 2GL 、中性黑BL 的处理效果稍差一些,这是因为这些染料分子中配位原子含量相对较少,Fe 2+的络合反应不充分.3)PAC 和PFS 等对疏水性染料更易混凝脱色,如分散染料、还原染料在分子结构中没有亲水基团(如分散黄SE 2GL),整体表现为无亲水基的疏水性,溶解性差,它们较容易被混凝脱色;有的染料虽然带有亲水基,但由于分子量较大,分子结构较复杂(如直接枣红GB),分子整体疏水性较强,采用PAC 和PFS 也能获得较好的脱色效果,但这类染料与不带水溶性基团75第4期张林生等:染料废水的混凝脱色特性及机理分析76东南大学学报(自然科学版)第30卷的染料相比,要达到同样的脱色效果需要更大的混凝剂用量.4)PAC和PFS等对水溶性较好的强酸性染料和活性染料(如酸性湖蓝A、活性艳橙X GN)染色废水的混凝脱色效果较差.因为这类染料大多分子较小,含有多个磺酸基,这一极性基团可吸引大量的极性水分子在胶粒表面形成水膜,水化作用使染料分子有很强的稳定性.5)对于酸性湖蓝A染料废水,可以看出用PAC和PFS以及硫酸亚铁混凝脱色效果均不理想.这可以根据它的分子结构式(详见表1)来加以分析.水溶液中,酸性湖蓝A的发色基团 C H=N 上的N带有正电荷,对同样带正电荷的铝、铁的水解产物[Al2(OH)2(H2O)8]4+等有排斥作用,因而DAC和PES对它没什么去除效果.虽然Fe2+也能与该染料分子中的N,S,O等配位络合,但是由于离域的正电荷排斥作用所形成的络合物不稳定,所以脱色效果也不好.4 结 论1)在适当的条件下,对分子量较小、带亲水基团、水溶性好的染料(如活性、酸性、阳离子等)废水,硫酸亚铁可取得良好的混凝脱色效果,其机理为Fe2+作为过渡元素的金属离子能与亲水性染料中的某些含有孤对电子的基团(如NH2,OH,SH,X,SO-3等)发生络合反应,形成大分子络合物,再被吸附在Fe2+的水解产物上分离去除.2)PAC,PFS等仅对疏水性的(在水溶液中以胶体状态或悬浮态存在)或分子量较大的染料(如分散染料、直接染料、还原染料、硫化染料等)混凝脱色效果好.其机理主要为混凝剂水解絮体的吸附架桥作用.参考文献1 季 民,张宏伟.染色废水混凝脱色机理的研究.中国给水排水,1992,9(5):4~82 陈荣圻编著.染料化学.北京:纺织工业出版社,1989.24~303 孔庆安.印染废水混凝脱色机理.中国给水排水,1995,11(3):31~33Decolourization Characteristic and Mechanism of Coagulatein Treating Dye WastewaterZhang Linsheng Jiang Lanlan(College of Civi l Engi neering,Southeas t Universi ty,Nanji ng210096)Abstract: The coagulating characteristic of different kinds of dye waste water such as weak acid,acid, dispersive,neutral,active,direct,which has different chemical construction and water solubility is ex-perimentally investigated and the dec olourization mechanism of coagulate in different kinds of treating dye wastewater is analyzed.This paper presents tha t FeSO4has special decolourization ability in treating hy-drophilic dye wastewater.Key words: dye waste water;coa gulation;decolourization。
染料废水脱色实验报告
染料废水脱色实验报告1. 实验目的本实验旨在探究不同方法对染料废水进行脱色的效果，并找到最佳的脱色方法。
2. 实验材料与方法2.1 实验材料- 染料废水样品- 不同的脱色剂（如活性炭、明矾、氯化铁等）- 实验室常用仪器设备2.2 实验方法1. 准备染料废水样品，并记录初始浓度。
2. 将染料废水分成若干等量样品。
3. 使用不同的脱色剂对染料废水样品进行处理。
4. 对处理后的样品进行比色检测，记录脱色效果，并计算去除率。
5. 比较不同脱色剂的效果，找到最佳脱色方法。
3. 实验结果与讨论经过实验，我们得到了以下结果：3.1 不同脱色剂对染料废水去除率的比较脱色剂去除率(%)活性炭80明矾65氯化铁85从上表中可以看出，活性炭和氯化铁在脱色过程中表现出更高的脱色效果，分别达到了80%和85%的去除率。
而明矾的脱色效果稍逊，只有65%的去除率。
3.2 脱色剂使用量对脱色效果的影响我们进一步研究了活性炭和氯化铁的使用量对脱色效果的影响。
结果如下：脱色剂使用量(g/L) 去除率(%)活性炭 1 50活性炭 2 80活性炭 5 90氯化铁 1 60氯化铁 2 70氯化铁 5 85由上表可知，活性炭和氯化铁的使用量对于脱色效果有着一定的影响。
增加脱色剂的使用量，脱色效果逐渐增加。
但在一个合适的范围内，增大脱色剂的使用量并不会进一步提高脱色效果。
在本实验中，当活性炭的使用量达到2 g/L时，脱色效果可达到80%以上。
而氯化铁的最佳使用量为5 g/L，此时脱色效果可达到85%。
4. 结论根据实验结果，我们得出以下结论：- 在本实验中，活性炭和氯化铁是两种有效的脱色剂，其脱色效果分别达到80%和85%。
- 脱色剂的使用量对于脱色效果有一定的影响。
在活性炭和氯化铁的使用量分别为2 g/L和5 g/L时，脱色效果达到最佳。
通过本实验的研究，我们为染料废水的脱色提供了一些有益的参考。
然而，实际应用仍需综合考虑经济性、环境效应等因素选择最合适的脱色方法和剂量。
印染废水的常用处理技术
印染废水的常用处理技术根据印染废水的特点，国内外目前对印染废水的处理方法多采用物理化学法与生物处理法相结合的方法。
物理化学处理法主要用于脱色、悬浮物及不可生物降解咖的去除；生物处理法主要用于咖、2K)D的去除。
近年来，由于化1．印染废水处理的物理化学法一吸附法吸附法是采用物理处理法处理印染废水应用最多的方法之一。
其原理就是将活性炭、戳土等多孔物质的粉末或颗粒与废水混合，或让家纺招聘印染废水通过由其颗粒状物质组成的滤床，使废水中的污染物质被吸附在多孔物质表面上或被滤床过滤去除。
吸附法特别适合低浓度印染废水以及废水的深度处理，在技术上jL有投资小、方便简单易行、成本较低的优点，尤其适合中小型印染J‘废水的处理。
工业上常用的吸附剂主要有活性炭、活性氧化铝、硅胶、分子筛等，目前，国内外主要采用活性炭吸附法(多用于三级处玖)。
活性炭对去除废水中的阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性有机物染料具有较好的吸附性能，但对废水中含有的硫化染料、疏水性染料等不溶性染料处理效果较差。
sal—to丁l等人的研究表明，活性炭的吸附率、删去除率、coD去除率分别达9批、92％和63％，活性炭吸附咖能力可达到500m5／g炭，污水如先曝气，则会加快吸附速率。
但若废水凹Db＞200nw／L，则采用这种方法是不经济的。
工程中在选择吸附剂时还需要考虑吸附剂对染料的选择性，应根据废水水质来选择吸附剂。
硅藻土在印染废水中既有混凝作用，又有吸附作用，可以起到良好的脱色效果，通常，活化硅藻土对亲水性染料脱色效果不一，对疏水性染料脱色效果较好。
研究表明，在pH为12的印染废水中，用硅聚物(甲基氧)作吸附剂，阴离子染料去除率可达95％一100％。
但当废水中表面活性剂和匀染剂较多时，效果将显著下降。
(张林生，2008，5：p45)此外，国内也应用活性硅藻土和煤擅处理传统印染废水，费用较低，脱色效果较好，其缺点是扼渣产生量大，且进一步处理难度大。
颜料废水的脱色工艺实验研究
颜料废水通常含有高浓度有机染料，直接排放会造成环境污染，因此需要进行脱色处理。
以下是颜料废水的脱色工艺实验研究步骤：
前处理：对废水进行初步处理，去除固体颗粒和沉淀物等，以便于后续处理。
活性炭吸附：将废水通过活性炭吸附塔，让废水中的颜料分子吸附在活性炭表面，从而使颜料得以去除。
氧化：利用氧化剂，如过氧化氢、高锰酸钾等，对废水中的有机物进行氧化，将有机染料降解为无色或淡色物质。
氯气氧化：将废水中加入氯气，通过氧化反应使有机染料分子降解为无色或淡色物质。
活性氧化：采用高级氧化技术，如臭氧氧化、过氧化氢氧化等，将有机染料分子氧化为无色或淡色物质。
电化学氧化：采用电化学方法对废水进行氧化处理，将有机染料分子降解为无色或淡色物质。
生物处理：利用微生物降解有机染料分子，达到脱色的目的。
总之，颜料废水的脱色工艺实验研究需要根据废水的性质和特点，选择适合的处理工艺，并进行实验验证和效果评估。
同时，还要注意处理后的废水是否符合排放标准和环保要求。
分光光度法测定染色废水浓度
分光光度法测定染色废水浓度
张林生
【期刊名称】《常州大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】1992(000)0Z1
【摘要】本文提出分光光度法测定染料废水的吸光度从而确定废水色度及其中染色物浓度,数据可靠、准确。
当采用不同波长测定废水的吸收光谱可分析各染色物组分的脱色效率。
【总页数】6页(P59-64)
【作者】张林生
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】N
【相关文献】
1.活性染料染色废水中盐浓度的光折射率法测试 [J], 虞波;王维明;蔡再生
2.高浓度成衣水洗染色废水的处理 [J], 徐一飞
3.分光光度法测定染色废水的色度 [J], 张莘民;王梅;何谨
4.低浓度染色废水的臭氧-活性炭在线脱色及其回用的研究 [J], 刘时松;何瑾馨
5.一种铁屑协同花生壳处理中高浓度玛瑙染色废水的治理技术 [J], 朱志涛
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关于活性染料废水的脱色处理
关于活性染料废水的脱色处理随着染料工业的发展，其生产废水已成为主要的水体污染源之一。
目前染料已有数万种之多，它们不但具有特定的颜色，而且结构复杂，以高分子络合物为多，结构很难被打破，生物降解性较低，大多都具有潜在毒性; 同时，染料行业也属高耗能、高污染产业，据测算，在生产和使用过程中约有10% ～20%染料释放到水中，按2010 年染料生产总量计算，将有7. 56 ～15. 12 万t 染料废水直接进入水体环境。
活性染料广泛用于棉、麻、丝、毛等纺织物染色，用量大，排污多。
本文实验就活性染料染色废水进行研究，分别采用活性炭和保险粉2 种方法进行脱色，通过对实验结果的分析对比，来确定相对较为经济、环保、有效的脱色方法，再对处理后的废水进行分析、加工，使得其可以循环利用，达到节能减排的目的。
吸附法是指用多孔固体( 吸附剂) 将流体( 气体或液体) 混合物中一种或多种组分积聚或凝缩在表面进而达到分离目的的方法。
活性炭一般由木炭等含炭物质经高温炭化和活化而成，其表面及内部都有细孔，呈相互连通的网状空间结构，具有很大的比表面积。
通常情况下活性炭的吸附是物理吸附。
保险粉的作用属于化学还原法，主要利用其还原性作用于发色基团，如C ?C、C ? O、=N ?N=、=NO2、=C ?S 等，破坏物质显色分子结构，可将硝基酚中的硝基还原成氨基，破坏发色基团，从而达到脱色效果。
以其还原硝基酚为例，反应式为:ArNO2 + 3Na2S2O4 + 4H2Orarr;ArNH2 + 6NaHSO3保险粉具有良好的还原性，而且比较温和，安全性较高。
本文实验通过保险粉对染色废水进行脱色，来确定最佳的脱色效果。
1 实验1. 1 材料及试剂以Drimaren Red X-2B，Drimaren OrangeX-3LG，Drimaren Tunquoise CL-B 这3 种活性染料模拟废水为研究对象。
染色面料为经过退浆、煮沸、漂白的纯棉织物。
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专论与综述 染料废水的脱色方法张林生,蒋岚岚(东南大学环境工程系,江苏 南京210096)[摘要]综述了染料废水的污染特征和混凝、电解、氧化、吸附、生物降解等各种脱色方法,分析了相应的脱色机理,并介绍了染料废水的组合处理方法。
[关键词]染料废水;脱色;处理方法[中图分类号]X703 [文献标识码]A [文章编号]100621878(2000)01200142051 染料废水的来源和性质 染料废水主要来源于染料及染料中间体生产行业,由各种产品和中间体结晶的母液、生产过程中流失的物料及冲刷地面的污水等组成。
我国染料工业具有小批量、多品种的特点,大部分是间歇操作,废水间断性排放,水质水量变化范围大。
染料生产流程长,产品收率低,废水组分复杂、浓度高(COD为1000～10万m g L)、色度深(500～50万倍)。
废水中的有机组分大多以芳烃及杂环化合物为母体,并带有显色基团(如-N=N-、-N=O)及极性基团(如-SO3N a、-OH、-N H2)。
废水中还含有较多的原料和副产品,如卤化物、硝基物、苯胺、酚类等,以及无机盐如N aC l、N a2SO4、N a2S等。
由于染料生产品种多,并朝着抗光解、抗氧化、抗生物氧化方向发展,从而使染料废水处理难度加大。
染料废水的处理难点:一是COD高,而BOD COD值较小,可生化性差;二是色度高,且组分复杂。
COD的去除与脱色有相关性,但脱色问题困难更大。
[收稿日期]1999202202[作者简介]张林生(1944-),男,江苏省常州市人,南京东南大学环境工程系主任、副教授,硕士,主要从事水污染控制与水处理技术的研究。
T re a t m e nt of W oo le n2D ye ing W a s tew a te r by T i O2F il m2S o la rP ho toca ta ly tic O x ida tion P roce s sSUN Shang2m ei,KAN G Zheng2jin W E I Zh i2fang(D ep a rt m en t of Che m istry,Y anbian U n iversity of S cience and T echnoloty,Y anj i133002,Ch ina)Abstract:W oo len2dyeing w astew ater w as treated in a so lar p ho tocatalytic ox idati on reacto r m ade of glass and filled w ith sho rt glass tubes.T he su rface of the tubes w as covered w ith T i O2fil m by so l2gel p rocess.T he w astew ater w as recycled in the reacto r by a subm erged w ater m icropum p and the air w as i m b ibed at the sam e ti m e to supp ly oxygen.T he influence of so lar radiati on ti m e,o riginal pH of influen t and quan tity of supp lied oxygen on COD rem oval efficiency w as studied.T he resu lts show that the treatm en t efficiency of the p rocess is better than that of b i o logycal treatm en t p rocess and that of pho tocatalytic ox idati on p rocess w ith su spend2 ed catalyst.T he catalyst of the p rocess can be con tinuou sly u sed w ithou t separati on and recovery,m ak ing the p rocess su itab le to indu strial u tilizati on.Keywords:pho tocatalytic ox idati on;T i O2fil m;w astew ater treatm en t.2 染料的发色机理 染料的颜色取决于其分子结构。
按W iff发色基团学说,染料分子的发色体中不饱和共轭链(如-C=C-、-N=N-、-N=O、-NOO、-C O CO—)的一端与含有供电子基(如-OH、-N H2)或吸收电子基(如-NO2、C=O)的基团相连,另一端与电性相反的基团相连。
化合物分子吸收了一定波长的光量子的能量后,发生极化并产生偶极矩,使价电子在不同能级间跃迁而形成不同的颜色。
一般来说,染料分子结构中共轭链越长,颜色越深;苯环增加,颜色加深;分子量增加,特别是共轭双键数增加,颜色加深。
染料的相对分子质量一般在700～1500之间,带有水溶性基团(如-SO3N a、-COON a)的染料分子水溶性好,带有非水溶性基团(如-SO2N H2)的染料分子则表现出憎水性。
染料废水中胶体粒子通常带负电荷,Φ电位在-7～-20mV之间。
3 染料废水的脱色方法 从理论上讲,多种物理化学方法和生物方法都可以用于染料废水的脱色处理,如絮凝沉淀、吸附、离子交换、超滤、渗析、化学氧化、光氧化、电解及生物处理方法。
考虑到工业效率与处理成本,目前工业上常用的方法有絮凝沉淀(气浮)、电解、氧化、吸附、生物降解等方法。
3.1 絮凝沉淀(气浮)法 在染料废水中投加铝、铁盐等絮凝剂,使其水解形成带高电荷的羟基化合物,它们对水中憎水性染料分子如硫化染料、还原染料、分散染料(如直接耐晒翠蓝GL、分散红玉S22GFL等)的混凝效果较好,PA C 投加量在100～150m g L时,即可取得90%以上的脱色效率。
而对酸性染料、活性染料,特别是对小分子量、单偶氮键、含有数个磺酸基的水溶性染料(如酸性红3B、活性红X23B)的混凝脱色效率较差。
高价金属盐的电中和作用可降低染料粒子的Φ电位,但取得最佳效果并不需要降为0。
混凝过程的吸附架桥作用是明显的,该过程并不改变染料的分子结构。
硫酸亚铁对带-SO-3、-OH、-N H2、-X等基团的染料分子也具有较好的混凝脱色效果,这主要是由于Fe2+可以与上述基团的未共用电子对发生络合反应而形成大分子螯合物,降低了水溶性,在染料废水中呈胶体状态,进而通过硫酸亚铁水解产物的混凝作用被去除。
在含水溶性阴离子染料的废水中投加镁盐,在碱性条件下可形成化学絮凝[1]。
含磺酸基团的染料脱色效果优于含羧酸基团的染料,这些阴离子基团容易成为氢氧化镁的吸附作用点。
如M g(OH)2对活性橙X2 、弱性酸红3B均有较好的脱色作用。
pH对M g (OH)2混凝作用影响较大,一般要求pH>11。
Ca (OH)2对镁盐脱色有协同作用。
镁盐对阳离子染料如亚甲基蓝、阳离子红X2GRL的脱色效果较差。
对含磺酸基团的水溶性染料的生产废水,采用带长支链的阳离子表面活性剂如22十二烷基二甲基氯化胺及十二烷基氯化吡啶作助凝剂,先形成络合物,再以硫酸铝或PA C混凝,可获得良好的脱色效果[2]。
文献报道,以双氰胺、甲醛和改性剂在一定酸度下合成的阳离子高分子混凝剂M G对可溶性阴离子染料亦有很好的脱色作用,在硫酸铝协同作用下对活性艳红KD28B、K22B P、酸性大红GR、分散桃红R23L、硫化红棕等均有较好的脱色效果[3]。
3.2 电化学法 采用石墨、钛板等作极板,以N aC l、N a2SO4或水中原有盐分作导电介质,对染料废水通电电解,阳极产生O2或C l2,阴极产生H2,新生态氧或N aC l O的氧化作用及H2的还原作用破坏了染料分子结构而脱色,此法属于电解法。
以Fe、A l作阳极,由电极反应产生Fe2+及A l3+,其水解产物形成凝絮,通过对染料分子的氧化还原及粘附作用而脱色,絮体由阴极产生的H2浮上,此法属于电气浮法。
这两种方法对含-SO-3基团及N=N双键的可溶性酸性染料、活性染料均有良好的脱色作用。
如在废水中投加阳离子高分子化合物,使与阴离子染料分子先形成络合物,并采用混凝法去除胶体态不溶性染料物质,后续处理再用电解或电气浮法针对可溶性染料完成氧化脱色,则可节省电能,此方法为混凝2电解法或混凝2电气浮法,根据小试成果,当废水中以纳夫妥为主的混合染料的质量浓度为154m g L时,耗电仅为0.15～0.2k W・h m3[2]。
比利时有报道称用电絮凝法处理染料废水[4],在脱色和COD去除方面均取得良好效果,在进水色度为8万倍、COD为5000m g L时,脱色率为80%, COD去除率为40%。
该法可提高废水的可生化性。
用活性炭纤维作电极的电气浮法,可以充分利用电极的导电、吸附、催化、氧化还原、气浮等综合性能。
试验证明,该法对还原深蓝VB、还原蓝R SN、硫化艳绿GB均取得很高的脱色率[5]。
其机理可能为:染料分子吸附→分子自由基化→偶合成大分子→絮凝或偶氮基还原断裂。
如用铁作阳极,则Fe2+可形成絮凝力很强的nFe(OH)2・m Fe(OH)3聚合物,将氧化还原产物从水中分离出。
微电池法是将铸铁屑作为滤料,使染料废水浸没或通过,利用Fe和FeC与溶液的电位差,产生电极效应。
电极反应产物新生态H有较高的化学活性,能与染料废水中的多种组分发生氧化还原反应,破坏染料的发色结构[6]。
微电池中阳极产生新生态Fe2+,其水解产物的凝絮具有较强的吸附能力。
试验表明,该法在强酸性条件下对含蒽醌类和多偶氮染料的混合废水的平均脱色率达82%。
3.3 化学氧化法化学氧化法是染料废水脱色的主要方法,是利用臭氧、氯及其含氧化合物等氧化剂将染料的发色基团氧化破坏而脱色,常采用组合氧化与催化氧化法。
采用O32H2O2组合法处理染料废水时,H2O2能诱发O3产生羟基自由基・OH,它氧化能力强而无选择性,可以通过羟基取代反应转化芳烃环上的发色基团,发生开环裂解使染料脱色。
采用Fe2+2H2O2催化氧化法处理染料废水,Fe2+在pH为4～5时催化H2O2生成・OH,从而使染料氧化脱色。
采用铁屑2H2O2氧化法处理染料废水[7],在pH为1～2时铁氧化生成的新生态Fe2+,其水解产物有较强的吸附絮凝作用,可使硝基酚类、蒽醌类染料废水色度(约6250倍)脱除99%以上。