染料工业是化学工业中对环境污染严重的产业之一,据统计,在染料生产过程中约有一的染料,在染色过程中约有卜的染料会随废水排入环境中,对环境构成了严重的威胁。即使水体中的染料浓度很低,同样会造成强烈的视觉冲击和美学损害,影响受纳水体的正常功能。由于水体中的染料对太阳光的吸收,削弱了光在水中的透射,会抑制水体中水生生物的光合作用,使整个水生生物的多样性下降。染料作为一类结构稳定的有机化合物,具有抗酸、碱、抗光、抗微生物等特性,在环境中有较长的滞留期,因此染料对环境的负面效应不仅在于它的色度和,更在于对人类健康和动植物生长发育的潜在危害。
水的化学处理法是利用化学反应的原理及方法来分离回收废水中的污染物,或通过化学反应改变它们的性质,使其无害化。化学法一直是染料 废水处理的主要方法。在偶氮染料废水处理中常用的有混凝法、氧化法和电化学法等。
化学混凝法是利用各种混凝剂来去除废水中的染料,所用的混凝剂分为无机混凝剂和有机混凝剂两类。混凝法工艺流程简单、操作管理方便,设备投资少,占地面积小,对疏水性染料脱色效果好。但运行费用高,泥渣量多且脱水困难,对不易形成胶体的亲水性偶氮染料絮凝效果不理想,去除率较差。开发新型高效混凝剂如生物絮凝剂、电絮凝技术是未来研究的方向。
化学氧化法是利用空气等氧化剂的氧化性对染料的发色基团氧化降解脱色的工艺,是染料废水脱色降解的主要方法之一。氧化技术的氧化还原电位高,具有很强的氧化能力,能破坏染料分子的发色基团,将染料分子的不饱和发色基团的化学键打开,生成分子量较小的有机酸和醛类,使其失去发色的能力以达到脱色的目的`。用臭氧处理印染废水中偶氮染料的研究表明,臭氧用量与偶氮基团的多少有关。在染料废水的深度处理中,对水中的色度去
除可达一,去除率达以上。学者以臭氧氧化偶氮染料,用模型推测了臭氧传质系数,发现臭氧对的脱色符合假一级动力学反应,影响臭氧在废水中传质的主要因素分别为废水中染料的浓度、臭氧的浓度和反应温度。等叫采用臭氧氧化阳离子红一,降解速度对臭氧和染料各为一级反应,和温度的影响不明显,提高臭氧气体流量或表面气速可明显地提高染料的脱色速度,染料浓度对脱色率有负影响。臭氧氧化可分为三个阶段助色基脱落阶段生色基分解阶段无色中间产物的进一步降解,形成有机酸、醛、酮及烷烃等有机小分子。染料分子中个氮经氧化产生分子、分子胺基化合物和分子一。臭氧氧化法目前在应用和推广方面受到限制的主要原因是工艺复杂、设备运行费用高。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
偶氮染料的电化学氧化既可以通过电极与染料之间的异相反应来实现,也可通过电极上产生强氧化性物质,如一和轻基自由基,在体相对有机物进行均相氧化来实现。徐敏等采用一阳极对酸性红模拟废水进行电化学氧化试验,表明反应符合假一级动力学方程,酸性条件有利于反应过程的进行。电化学氧化法随电极材料和反应器的开发而发展。等利用硼掺杂金刚石涂层作电极对橙和种活性染料进行处理,效果优于一电极,低电流、高和高温等因素有益于反应进行。在电流等于刀,,电流效率为一,能量消耗为一耐的情况下,从降到一。等分别以石墨和镀层的钦做电极,研究了单偶氮染料酸性橙的电化学氧化脱色实验,以石墨作电极可完全除去,而以钦做电极的除去率仅为。贾金平等采用不溶性的活性炭纤维电极法处理偶氮染料废水,在值为、电压一、电解质含量为的条件下,偶氮染料废水的脱色率达,去除率一。等以铁板和石墨板作阳极,以石墨板作阴极,在一一一修饰的高岭土催化下,室温,值为,电解液的浓度为,甲基橙的脱色率,的除去率。可见,高岭土的存在可提高染料废水的电化学降解效率。勒建永`用铁屑内电解法对含大类种染料的印染废水中具有中等色度和浓度的废水处理,脱色率均在以上。许海梁等用复极性固定化床电解槽对单偶氮、双偶氮、三偶氮、四偶氮染料水溶液的脱色研究发现,电氧化作用可以破坏偶氮染料分子中的发色共扼体系,有效去除偶氮染料废水中的色度和,在最佳条件下,色度和去除率分别达到和一,偶氮染料的分子结构及空间构型对其降解行为有着重要影响。目前电化学氧化法处理偶氮染料废水的电流效率相对还是较低、能耗较大、操作费用高,因而还不能在工业上广泛应用,还存在许多亚待解决的问题如电极材料、电化学氧化机理及工艺条件等。