威胁我国水环境安全的重要因素之一。
本文概述了国内外在染料废水处理领域的研究
进展,从物理法、化学法、生物法角度对新材料及
新工艺进行了总结。
1
物理法
由于染料 废 水 的 五 日 生 化 需 氧 量 (
five
da
y
-
biochemical
ox
yg
en
demand
,
BOD
5)与 化 学 需 氧
量
-
铬法 (
determination
of
COD
b
y
p
otassium
di
-
chromat
,COD
Cr)的 比 值 小 于 0.4
,生 物 降 解 性
差,而废水中所含的盐分将进一步降低废水的可生
物降解性[
5
]
,故物理法常常被作为染料废水的预处
理方法,便于从废水中回收染料分子、降低盐及金
属离子含量,提高其可生化性。用于染料废水处理
领域的物理法包括:吸附法、膜分离技术及磁分离
技术。
1.1
吸附法
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。工业上使用较多的
吸附剂是活性炭、离子交换树脂等,吸附特点和效
果各有不同。近年来,各种吸附剂不断被引入染料
废水处理的研究[
6
]
。
1.1.1
活性炭吸附 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。
活性炭的吸附作用主要分为物理吸附和化学吸
附。物理吸附是指由于活性炭内部分子在各个方向
都承受着同等大小的力,而在表面的分子则受到不
平衡的力,使得被吸附物质吸附在其表面上;化学
吸附是指活性炭与被吸附物质发生化学反应而产生
的吸附。通常情况下,活性炭吸附是物理吸附与化
学吸附的综合作用。
近些年来,国内外对活性炭吸附处理染料废水
的研究较多。
Arami等[
7
]
对活性炭吸附模拟染料废水进行了
研究。实验选取阴离子染料———直接蓝78 和直接
红31为模式污染物。考察了活性炭投加量,初始
染料浓度及盐浓度对染料吸附性能的影响。实验结
果表明,活性炭对于染料的吸附速率符合假二级动
力学模型。在两种染料各自单独存在的一元体系和
两种 染 料 同 时 存 在 的 二 元 体 系 中,吸附都遵循
Lan
g
muir模型;在一元体系中,活性炭对于直接
蓝78 和直接红31 的 吸 附 饱 和 量 分 别 为 76.92
m
g
·
g
-1和111m
g
·
g
-1,在二元体系中吸附饱和
量分别为76.92m
g
·
g
-1和125m
g
·
g
-1。
李欣珏等[
8
]
利用煤灰质炭、椰壳炭和竹炭3种
炭型对印染废水生化单元出水进行了吸附实验研
究。结 果 表 明,煤 灰 质 炭 在 COD 去 除、DOC
(
dissolved
or
g
anic
carbon
,溶解性有机碳)去除和
吸附量表征中性能最为优越。进一步考察活性炭对
于印染废水生化单元出水物质中疏水酸、非疏水物
质、弱疏水有机物和亲水有机物的比较性研究,结
果表明,煤灰质活性炭吸附剂较易除去含不饱和键
的有机物。此外,活性炭吸附能显著去除印染废水
生化出水的生物毒性。这使得活性炭除了可作为染
料废水处理工艺的预处理外,也能作为一种印染废
水后处理和脱毒处理的技术应用。
1.1.2
矿物吸附 天然矿物如黏土、矿石等在全
球储量丰富,应用前景广阔。常用作吸附剂的天然
矿物主要有膨润土、蒙脱石、海泡石、海绵铁、凹
凸棒石等 (
表1
)。 由于各类矿石具有较高的吸附
性能而被广泛地应用于印染废水的治理。
表1
天然矿物简介[
6
]
Table
1
Mineral
material
矿物名称 矿物简介
膨润土 又称斑脱岩、
膨土岩等,
是以蒙脱石为主要成分的黏
土岩——— 蒙脱石黏土岩
海泡石 一种富镁纤维状硅酸盐黏土矿物
海绵铁 在低于熔化温度下将铁矿石进行还原得到的产品,
含
有大量气孔,
在显微镜下观察团形似海绵而得名
凹凸棒石 又名坡缕石或坡缕缟石,
是一种层链状结构的含水富
镁铝硅酸盐黏土矿物
Vimonses等[
9
]研究比较了膨润土、高岭土及
沸石对刚果红的吸附效果。研究考察了吸附剂的投
加量、染料浓度、初始p
H及反应温度对吸附过程
的影响。结果表明,高岭土对染料的吸附等温曲线
符合 Lan
g
muir等温模型,而高岭土和沸石则符合
Freundlich模型。三种吸附剂对染料的吸附均遵循
假二级吸附方程。粒子内部扩散研究表明,吸附速
率不单由扩散步骤控制。进一步的热力学研究还表
明,这三类矿物对于染料的吸附是放热的、自发的
过程。钠基膨润土表现出了最好的吸附性能,高岭
土次之。该研究为难降解染料的处理提供了更为经
济的吸附剂选择。
Gao等[
10
]
用海绵铁对还原性红 K
-
2BP 进行脱
·
58
·
第1期 任南琪等:染料废水处理技术研究进展