摘要:綜述了二氧化氯在印染廢水處理中的應用。結果表明,二氧化氯用于印染廢水處理具有工藝簡單、操作方便、投資少、效果好等優點。應在我國大力發展二氧化氯的生產并促進其應用。
關鍵詞:二氧化氯 印染廢水 應用
1 前言
印染廢水是我國目前主要的有害、難處理工業廢水之一,主要污染物有染料、漿料、助劑、纖維雜質、油劑、酸堿以及無機鹽等。其特點是廢水量大、水質復雜、有機物濃度高、難生物降解、色度深、水質變化快而無規律等特點,其中尤以染料的污染最為嚴重。其殘存的染料組分即使濃度很低,也會造成水體透光率降低,導致生態環境的破壞。
目前國內處理印染廢水多以生化法為主,有些也輔以化學法,但普遍存在處理投資費用大、運行成本高、處理效果不佳、色度去除困難等缺點。在此基礎上,采用物理和化學處理法的研究也比較多[1]。通過混凝沉淀[2]、化學氧化[3]、吸附[4、5]及膜技術[6]等均可去除一定的COD和色度,其中氧化法對去除色度最為明顯。但由于氧化副產物(如有機鹵代物和環氧化合物)或者運行費用等問題使氯和臭氧的使用受到了限制。二氧化氯作為一種具有強氧化性和氧化過程中很少有有機鹵代物產生的氧化劑[7],在水處理的氧化消毒及造紙、紙漿工業的漂白等行業已經廣泛使用。近年來人們對新型氧化劑ClO2在處理廢水方面進行了研究,并有用ClO2直接處理印染廢水的報導。本文對二氧化氯在印染廢水處理中的應用研究的現狀、作用機理及發展趨勢作一綜述和探討。
2 ClO2的性質及其脫色機理
2.1 ClO2的性質
ClO2是一種類氯性氣體,溶于水后隨濃度的提高顏色由黃綠色變為橙紅色。在20℃、大氣壓力下,水中二氧化氯的質量濃度為70mg/L。二氧化氯氣體在室溫條件下可壓縮為液態,密度為214kg/L,沸點11℃,熔點-59℃。ClO2極不穩定,易揮發,易分解,一般需將ClO2先制成穩定性水溶液,在使用現場再配以酸性活化劑后使用或采取ClO2發生器現場發生直接投加。用于飲水和污水處理時,二氧化氯以溶液形式使用。
2.2 ClO2的脫色機理
ClO2處理印染廢水主要是氧化破壞染料的發色基團和助色基團,達到顯著的脫色效果。在一定條件下,二氧化氯可與DPD(N,N-二乙基對苯二胺),甲酚紅(鄰甲酚磺酞),氯酚紅(二氯磺酞),酸性靛藍(5,5-靛藍二磺酸鹽或靛藍三磺鹽),麗絲胺綠B(芳甲烷染料),羅丹明B(四乙基羅丹明)和亞甲藍等顯色劑發生脫色反應。酸性靛藍在pH<4時,可以與氧化劑二氧化氯發生斷鍵反應,而生成穩定化合物靛紅C8H5NO2。二氧化氯除與酸性靛藍等染料發生反應外,還與許多直接染料和活性染料反應,而使染料褪色。利用二氧化氯的這一性質,可將二氧化氯用于處理印染廢水。目前,利用二氧化氯來處理印染廢水已得到一定的進展,尤其在脫色方面去除率高,因而是具有廣闊的推廣應用前景的。
3 二氧化氯在印染廢水處理中的應用
3.1 直接處理印染廢水
王福祥等人[8]曾在南京市大廠區麒麟華洋印染公司進行試驗,通過用二氧化氯處理印染廢水,脫色率和COD去除率分別達到9715%和8013%,處理后的廢水指標完全符合國家排放標準。
林大建[9]利用二氧化氯作為強氧化劑對漂染廢水中的有機物進行氧化分解,試驗結果表明:對C0D的去除率>78%,對色度的去除率>95%,水的循環利用率可達72%。
鄧麗等人[10]利用ClO2進行印染廢水的脫色試驗結果表明:2種活性染料(活性艷紅X-3B、活性艷紅K-2BP)的模擬廢水均極易被ClO2氧化脫色,當染料與二氧化氯的質量濃度比為1∶0124時,兩種活性染料的脫色率均可超過90%;在二氧化氯的量足夠時,脫色率與染料的初始濃度基本上沒有關系;活性艷紅X-3B的脫色率隨pH的變化增幅較小,而活性艷紅K-2BP的脫色率隨pH的變化增幅很大,pH在7～10這一范圍脫色率最高;二氧化氯與染料之間的反應速度較快,反應15min可基本完成;溫度對活性艷紅X-3B影響不大,但對活性艷紅K-2BP的脫色反應有較大的影響。
于德爽[11]根據某精細化工有限公司染料廢水處理的生產性實驗研究,提出了采用二氧化氯氧化去除染料廢水中苯胺類物質的方法。運行結果表明:當污水中苯胺濃度≥50mg/L時,容易引起活性污泥中毒;當污水中苯胺濃度≤50mg/L時時,采用二氧化氯氧化法可以使出水苯胺濃度降至2mg/L以下,去除率達到95%左右。李益林用二氧化氯直接氧化處理含疏水性染料的印染度水(COD36omg/L、色度256倍),經PE精密過濾器過濾,出水水質為COD64mg/l、色度4倍[12]。
某純棉色織布廠廢水,含有硫化、士林、分散染料,pH=8～12,色度=256倍,COD=360mg/L;每噸廢水中投加25gClO2,接觸反應30min,采用水射氣混合,再經PE過濾器精密過濾,出水COD降到64mg/L,色度為4倍[13]。
趙茂俊等人利用自制高純二氧化氯對兩種常用且結構具有代表性的活性艷紅K-2G和分散藍2BLN料染,進行氧化脫色研究,作了溫度,pH值,二氧化氯用量等條件試驗,并用實際印染廢水進行了實驗,取得了良好的效果。在室溫時,t=5～7min,pH值偏堿性條件下,單一染料溶液及混合染料溶液的脫色率均達到90%以上,實際印染廢水的脫色也在90%左右。pH值、溫度和ClO2用量等多種因素對脫色率均有一定的影響:pH值越高,染料脫色率越高。ClO2用量存在一最佳值,與活性艷紅K-2G及分散藍2BLN染料的最佳摩爾比分別為40及20左右。ClO2耗量隨染料起始濃度的增大而增加(脫色率相同時)[14]。
張春輝等[15]使用二氧化氯對染料和印染廢水脫色進行了研究,結果表明:二氧化氯對其有很好的脫色效果,當原水COD為1592mg/L、色度為781倍的廢水在不調節pH的情況下(原水pH=716),經75mg/L劑量二氧化氯處理4h后,COD去除率為6814%,色度去除率可達94%以上,水樣幾乎無色。試驗還發現,pH值對ClO2的氧化脫色影響較大,在酸性條件下有很好的脫色效果。印染廢水多為堿性,直接用ClO2進行脫色是不利的,需先調節廢水的pH值,這是將二氧化氯用于脫色時必須考慮到的不利因素。
3.2 與其他工藝聯用
由于印染廢水中不僅含有染料,而且含有大量染色助劑和洗滌劑等難降解物質。ClO2作為一種氧化劑,雖然可有效地氧化染料分子中的發色團,脫色效果顯著,但對于廢水中的染料如淀粉、海藻酸鈉、聚乙烯醇、梭甲基纖維素等去除效果很差。因此ClO2氧化法通常需與混凝、氣浮、吸附、過濾和生化法等組合使用才能達到處理標準。
江蘇天倫染織實業公司及靖江市第三紡織廠[16]采用混凝—二氧化氯組合法處理印染廢水,去除率色度為95%,COD為8215%～8317%,BOD為96%,SS為6712%～7515%,S2-為8615%～9813%,可見出水水質色度去除率高,無返色現象,COD等指標能達國家GB8978—88排放標準。整個工藝設備簡單、動力能耗少、操作管理方便、工程造價低,收效快,值得推廣。賀啟環[17]對經微電解預處理后的酸性大紅染料配制廢水進行二氧化氯催化氧化實驗,結果表明:當廢水C0D=3400mg/L左右,pH=4,氧化反應時間為45min,ClO2投加量為750mg/L,在催化劑作用下,C0D平均去除率達到88%左右,而單一的ClO2氧化,其COD平均去除率僅為28%左右。王九思等[18]采用ClO2氧化———間歇式活性污泥法處理印染廢水的試驗結果表明:ClO2氧化脫色效果明顯,當ClO2用量為50mg/L時,脫色率可達
85%以上,COD去除率在75%以上,且二者隨ClO2的用量增加而增大。ClO2氧化脫色率受pH的影響很小,完全可以適應在較寬pH范圍內的處理要求。染料廢水經ClO2氧化—間歇式活性污泥法處理后,出水水質符合GB8978-88《污水綜合排放標準》中的一級標準。
4 結束語
綜上所述,采用ClO2處理印染廢水,具有設備簡單、投資少、能耗小、操作管理方便,出水水質好等優點,能收到良好的社會效益和環境效益,具有廣闊的推廣應用前景。來源：相會強 馬承愚
