孫天竹，楊 洋，姚 岳

(大連民族學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，遼寧大連 116605)

兩種方法對(duì)染色廢水脫色及其再利用的影響

孫天竹，楊 洋，姚 岳

(大連民族學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，遼寧大連 116605)

以活性染料染色廢水為研究對(duì)象，分別采取活性炭和保險(xiǎn)粉2種方法進(jìn)行脫色，分析處理后得到的回用水指標(biāo)，進(jìn)而比較2種處理方式對(duì)染色廢水脫色效果的影響，為脫色廢水再利用奠定基礎(chǔ)。

染色廢水;脫色;再利用

紡織印染工業(yè)是中國(guó)傳統(tǒng)的支柱行業(yè)之一，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，其用水量和排水量也大幅度增長(zhǎng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國(guó)日排放印染廢水量為3 ×106～4 ×106m3［1］，印染廠每加工100 m織物，會(huì)產(chǎn)生3～5 t廢水［2］。由于織物染色及后整理要求的多樣性，其使用的染料、助劑品種也將復(fù)雜，使廢水中的 pH 值、CODcr、BOD5、顏色等指標(biāo)也各不相同，可生化性較差。

廢水中含有許多發(fā)色基團(tuán)，因此色度比較高，有的可達(dá)500～50萬(wàn)倍，所以印染廢水處理的重要任務(wù)之一就是要進(jìn)行脫色處理［3］。然而經(jīng)脫色后，雖然色度有所降低，但再利用難度依然較大，其原因是染色廢水成分復(fù)雜，不但包含有色物質(zhì)，同時(shí)還有無(wú)機(jī)鹽、表面活性劑等有機(jī)物，再利用時(shí)僅考慮色度，按照常規(guī)工藝很難達(dá)到理想的效果。因此，通過(guò)對(duì)脫色處理后的染色廢水(以下簡(jiǎn)稱回用水)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析，找到修正染色工藝的最簡(jiǎn)單方法，才能使回用水的利用成為可能。

1 材料與方法

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)選用活性紅B－2BF、活性黃B－6GLN和活性藍(lán)B－2GLN(上海萬(wàn)得化工有限公司)3種中溫性活性染料。染色布料為經(jīng)過(guò)退漿、煮練、漂白和絲光的純棉織物。

1.2 儀器及試劑

總有機(jī)碳(TOC)分析儀(日本島津公司)，HZS－H水浴振蕩器(哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司)，PC2401型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(日本島津公司)，PHS一25C酸度計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司)，DDSJ一308A型電導(dǎo)率儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司)等;氯化鈉、無(wú)水碳酸鈉、保險(xiǎn)粉、氫氧化鈉，合成洗滌劑等。

1.3 染色廢水的準(zhǔn)備

以去離子水為介質(zhì)，使用活性染料對(duì)純棉織物進(jìn)行常規(guī)染色，收集染色及皂洗殘液作為染色廢水備用。染色處方:

染 料:3%(owf);

氯化鈉:20～60 g·L－1;

碳酸鈉:20～25 g·L－1;

浴 比:1∶50。

分別由活性紅、活性嫩黃和活性深藍(lán)3種活性染料制得3種染色廢水。

1.4 染色廢水的脫色處理

1.4.1 活性炭法物理脫色

活性炭是最常用的吸附劑之一，其自身結(jié)構(gòu)決定了它有非常大的比表面積，因而其吸附效果非常顯著。

1.4.2 保險(xiǎn)粉還原法脫色

保險(xiǎn)粉，即連二亞硫酸鈉，在堿性條件下具有較強(qiáng)的還原能力，可以使具有偶氮結(jié)構(gòu)的活性染料發(fā)生如下反應(yīng):

由于破壞了發(fā)色基團(tuán)，從而可以使染液脫色。

1.5 脫色后染色廢水的水質(zhì)表征

1.5.1 電導(dǎo)率測(cè)定

測(cè)定回用水的電導(dǎo)率，并根據(jù)電導(dǎo)率與無(wú)機(jī)鹽(NaCl)的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算回用水中無(wú)機(jī)鹽的含量。

1.5.2 吸光度測(cè)定

以去離子水為參比，測(cè)定染色廢水脫色處理前后的吸光度值，進(jìn)一步計(jì)算脫色率。

式中，TOC0表示原廢水的總有機(jī)碳，TOC表示回用水的總有機(jī)碳。

1.5.4 紫外 －可見(jiàn)光譜測(cè)定

測(cè)定回用水在190～800 nm范圍內(nèi)的紫外－可見(jiàn)光譜，并從圖譜上看染料的降解情況，分析染式中，A0為廢水處理前吸光度值，A為處理后吸光度值。

1.5.3 TOC 測(cè)定

測(cè)定染色廢水脫色處理前后的TOC含量，計(jì)算TOC去除率。料的發(fā)色基團(tuán)和芳香環(huán)結(jié)構(gòu)的破壞程度。

2 結(jié)果與討論

2.1 活性炭的脫色條件優(yōu)化

通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到，活性炭濃度為0.05 g·L－1、脫色時(shí)間為25 min時(shí)，脫色的處理效果較好。

2.2 保險(xiǎn)粉的使用條件優(yōu)化

為了確定還原劑濃度、pH值、時(shí)間與脫色率的關(guān)系，以選出最佳的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行了L9(34)的正交試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為，當(dāng)還原劑濃度為4g·L－1、pH=13、還原時(shí)間為45 min時(shí)，保險(xiǎn)粉脫色效果最佳。

2.3 回用水的水質(zhì)指標(biāo)

將經(jīng)活性炭脫色后的水定義為回用水(Ⅰ)，經(jīng)保險(xiǎn)粉脫色處理后的水定義為回用水(Ⅱ)。

2.3.1 通過(guò)電導(dǎo)率計(jì)算無(wú)機(jī)鹽殘留量

測(cè)定脫色處理后的回用水的電導(dǎo)率，并根據(jù)電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)曲線(如圖1)計(jì)算其中的鹽濃度，結(jié)果見(jiàn)表1。

圖1 電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)曲線

表1 回用水的電導(dǎo)率值

從表1中可以看出，使用活性炭法處理后水中無(wú)機(jī)鹽含量略低于還原法;因?yàn)檫€原法中加入了新的鈉鹽。同時(shí)也表明，2種方法對(duì)無(wú)機(jī)鹽的去除作用有限，將它們?cè)俅斡糜谌旧^(guò)程時(shí)，應(yīng)減少氯化鈉的用量，并調(diào)整其他無(wú)機(jī)鹽的加入量，從而可以節(jié)約成本。

2.3.2 有機(jī)物殘留—TOC去除率

廢水中的有機(jī)物主要有染料、助劑、洗滌劑中的表面活性劑等，通過(guò)測(cè)定廢水處理前后TOC值，計(jì)算有機(jī)物去除率，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 回用水的TOC及其去除率

從表2可以看出，脫色后有機(jī)物去除率可達(dá)到50%左右，還原法對(duì)有機(jī)物去除效果更好;其原因是還原過(guò)程中會(huì)伴隨一些反應(yīng)，產(chǎn)生的CO2溢出，因此TOC的去除率更高。

2.3.3 脫色前后的色度變化(見(jiàn)表3)從表3可以看出，3種染料的兩類回用水的脫色率均在80%以上，其中紅、藍(lán)色廢水用活性炭法脫色效果較好，黃色廢水用還原法脫色較好，因此，2種方法均能較好地脫色。

2.3.4 脫色前后的紫外－可見(jiàn)光譜(如圖2)

圖2 3種染料廢水脫色前后的紫外－可見(jiàn)光譜

從圖2可見(jiàn)，原活性紅、活性嫩黃和活性深藍(lán)3種染料廢水在紫外和可見(jiàn)部分都有吸收峰。經(jīng)活性炭處理后的回用水，在250～850 nm原出峰處幾乎沒(méi)有吸收，表明回用水(Ⅰ)中的發(fā)色基團(tuán)被較完全地吸收;經(jīng)保險(xiǎn)粉處理的回用水(Ⅱ)在可見(jiàn)光部分沒(méi)有吸收，說(shuō)明染料可見(jiàn)部分的發(fā)色基團(tuán)已被完全破壞，而在紫外部分還有較弱的吸收峰，說(shuō)明染料分子中芳香基團(tuán)部分遭到破壞，但并未除凈，雖然脫色不完全，但也達(dá)到了回用標(biāo)準(zhǔn)，完全可用。

3 結(jié)論

(1)活性炭和保險(xiǎn)粉均能達(dá)到染色廢水脫色的目的。

(2)活性炭法和還原法對(duì)廢水中無(wú)機(jī)鹽的脫除作用不明顯，進(jìn)一步回用時(shí)應(yīng)充分考慮水中無(wú)機(jī)鹽含量。通過(guò)測(cè)定電導(dǎo)率計(jì)算無(wú)機(jī)鹽含量是簡(jiǎn)單可行的辦法。

(3)經(jīng)活性炭法和還原法處理后，有機(jī)物去除效果較好，TOC去除率達(dá)到50%左右;回用時(shí)可適當(dāng)減少表面活性劑(如緩染劑、勻染劑等)的用量。

(4)經(jīng)活性炭法和還原法處理后，脫色率均達(dá)80%以上，紫外－可見(jiàn)光譜表明，原廢液在可見(jiàn)光區(qū)的顏色吸收峰均去除干凈，可以再利用。

［1］戴日成，張統(tǒng)，郭茜，等.印染廢水水質(zhì)特征及處理技術(shù)綜述［J］.工業(yè)給排水，2000，26(10):33.

［2］朱虹，孫杰，李劍超.印染廢水處理技術(shù)［M］.北京:中國(guó)紡織出版社，2004.

［3］張林生，蔣嵐嵐.染料廢水的脫色方法［J］.化工環(huán)保，2000，20(1):14 －18.

Influence of Two Methods for Dyeing Wastewater Decolorizing and Reuse

SUN Tian －zhu，YANG Yang，YAO Yue
(College of Life Science，Dalian Nationalities University，Dalian Liaoning 116605，China)

In this paper，by taking reactive dyeing wastewater as the research object，decolorizing is performde by using activated carbon and sodium hydrosulfite.The indicators of treated water are acquired by analysis.And then，the compare of decolorizing effect of two approaches for dyeing wastewater is done，which lays a solid foundation for wastewater reusing.

dyeing wastewater;decolorizing;reuse

X703

A

1009－315X(2012)01－0001－03

2011－10－11;最后

2011－11－01

孫天竹(1965－)，女，安徽利辛人，高級(jí)工程師，主要從事染料助劑開發(fā)、應(yīng)用及染色廢水處理研究。

(責(zé)任編輯 鄒永紅)