印染废水处理物理法的研究

李德文

（惠州市保家环境工程有限公司，广东 惠州 516000）

1 前言

印染工业是我国具有优势的传统支柱行业之一，20世纪90年代以来获得迅猛发展，其用水量和排水量也大幅度增长。据统计，我国日排放印染废水量为3 000 kt～4 000 kt，是各行业中的排污大户之一。加强印染废水的处理可以缓解我国水资源严重匮乏的问题，对保护环境、维持生态平衡起着极其重要的作用。纺织印染染色废水由于加工工艺的差别而各不相同，生产过程一般经过退浆、漂白、丝光、染色、整理等工序，因此产生的废水共性是水量大、色度高，废水中含有染料、浆料、助剂、油剂、纤维杂质、无机盐及有害化合物等，具有较大的生物毒性，严重污染环境。

2 印染废水处理面临的问题

2.1 排放标准的日益严格

随着社会经济的不断发展和人们环境意识的提高，我国加大了对印染污水的治理。根据《纺织染整工业水污染物排放标准》，除Ⅲ类污水排放指标变化不大外，国家增加了Ⅰ类和Ⅱ类污水印染废BOD、COD、色度、悬浮物、氨氮、苯胺类、二氧化氯等指标的排放限定。而印染废水水质一般平均为 COD800 mg/L～2 000 mg/L，色度 200倍～800倍，pH 值 10～13，BOD/COD为0.25～0.4，因此印染废水的达标排放是印染行业急需解决的问题。

2.2 印染废水组分复杂

印染废水是指印染加工过程中各工序所排放的废水混合而成的混合废水。主要包括：预处理阶段（如烧毛、退浆、煮练、漂白、丝光）排放的退浆、煮练、漂白、丝光废水；染色阶段排放的染色废水；印花阶段排放的印花废水和皂洗废水；整理阶段排放的整理废水。

3 印染废水物理处理方法

3.1 溶剂气浮分离技术

气浮分离技术是在废水中通入或产生大量微气泡，同时添加混合剂或浮选剂，使废水中细小颗粒形成的絮体与微气泡发生黏附，从而使絮体密度下降，并依靠浮力使其上浮，达到固液分离净化废水的效果。气泡与絮粒的吸附有3种作用机理：气泡与絮粒碰撞黏附；絮体对微气泡的包卷、网捕和架桥；共聚作用。

溶剂气浮分离技术属于泡沫分离技术之一，最早由 Sebba提出。该技术利用离子与表面活性剂形成的复合物，具有较低的界面张力和较强的疏水性，能够优先吸附于上升气泡的气—液界面上，并能通过扩散而进入气泡内。随着气泡的上升，该复合物被带入水相上层难挥发的有机薄层捕收溶剂中，从而达到与水相分离的目的。溶剂气浮分离法的优点是设备比较简单，可以进行连续操作，而且在低浓度下分离特别有效，因此特别适用于溶液中低浓度组分的回收。由于溶剂气浮分离技术是一种具有发展潜力的分离和富集稀溶液中溶质的技术，因此受到人们的重视。在20世纪80年代以前，对溶剂气浮分离技术的研究多集中于分离离子类物质和在分析化学中的应用，取得了较好的效果。20世纪 90年代后溶剂气浮分离技术开始应用于稀溶液中有机化合物的分离。近年来，此方法在染料、染色废水处理中得到广泛应用。

3.2 吸附与萃取技术

工业废水处理中采用的吸附分离技术，是用具有很强吸附能力的固体吸附剂，使废水中的一种或数种组分被吸附在固体表面。由于固体吸附剂对溶质的吸附作用原理不同，可将吸附分为物理吸附和化学吸附。此外，某些吸附剂能够与吸附物质进行离子交换，称之为离子交换吸附。

在染料、染色废水的处理中，吸附法主要应用于预处理和深度处理。吸附剂主要有白土、硅藻土、炉渣、磺化煤、粉煤灰、焦炭、木炭、活性炭、珍珠岩、甲壳、纤维素、树脂等，其中常用的是活性炭和树脂吸附剂。

溶剂萃取原理是利用某种不溶或难溶于水的溶剂，将废水中污染物提取出来，该工艺过程为萃取。该溶剂能很好地溶解污染物，使其与废水充分混合接触，利用污染物在水和溶剂中分配系数的不同进行分离和提取，从而净化废水。近年来，液膜法处理印染废水发展较快，该法能回收有用物质，具有明显的经济和环境效益。

3.3 微电解处理法技术

微电解法利用铁屑—碳粒在电解质溶液中发生腐蚀形成的内电解过程来处理废水，其中铁屑作为阳极被腐蚀，而碳粒或碳化铁则作为阴极。这些络合物具有较高的吸附絮凝活性，能有效地吸附废水中的胶体颗粒和杂质。同时，在偏酸性溶液中，阴极产生的新生态氢气能与溶液中的许多组分发生氧化还原反应，从而降低废水的色度。因此，电化学絮凝处理法可以看成是氧化还原、吸附絮凝等综合作用的结果。

微电解法与电解法相比，效果类似，但无需外加电能。处理中消耗的是少量废铁屑和石灰乳，而不是电解法中的钢板，从而达到以废治废的目的。另外，微电解法设备投资也比电解法低得多，适合于大水量的废水处理。

3.4 TiO2光催化处理技术

自1977年Frank和Brad首次实验探索TiO2，在水中分解氰化物的可能性后，这种光催化材料在环境领域的应用研究越来越受到重视。

TiO2光催化原理：当能量相当于半导体（TiO2）禁带宽带的光照射到催化剂表面时，就会激发半导体内的电子从价带跃迁至导带，形成具有很强活性的电子—空穴对，并进一步诱导一系列氧化还原反应的进行。

研究表明不论采用何种光源，反应速率常数都与TiO2悬浆体系所吸收的光量子数有关，杀菌速率与光强成正比例关系。其中存在着最大有效光照强度，在此光照强度之上，提高光照强度并不能有效地大幅度提高杀菌效果。

另外，一般都将TiO2制成纳米尺度的颗粒或纳米颗粒薄膜，其优势在于对紫外光的吸收边蓝移，禁带宽度增加，产生更大的氧化—还原电位，而且向底物的电荷转移和溶剂重组自由能保持不变，这会增加电荷的转移速率常数，提高量子产率和光催化反应的效率。因此，纳米TiO2光催化材料是当前环保领域中最有应用潜力的一种光催化剂。

3.5 超声波处理技术

利用超声波降解水中的化学污染物，尤其是难降解的有机污染物，是近年来发展起来的一项新型水处理技术。它集高级氧化技术、焚烧、超临界氧化等多种水处理技术的特点于一身，降解条件温和、降解速度快、适用范围广，可以单独或与其他水处理技术联合使用，是一种很有发展潜力和应用前景的技术。近年来利用超声波强化有机废水的降解或直接利用超声波降解有机废水的研究报道日益增多，研究内容涉及降解机理、降解动力学、中间体检测、影响超声波降解过程的因素和优化条件实验等。

超声波由一系列疏密相间的纵波构成，并通过液体介质向四周传播。当声能足够高时，在疏松的半周期内液相分子间的吸引力被打破，形成空化核。空化核的寿命约为0.1 us，它在爆炸的瞬间可以产生大约4 000 K和100 MPa的局部高温高压环境，并产生速度约为110 m/s具有强烈冲击力的微射流，这种现象称为超声空化。这些条件足以使有机物在空化气泡内发生化学键断裂、水相燃烧、高温分解或自由基反应。

功率超声波的频率范围为20 kHz～100 kHz，声化学研究使用的超声波频率范围为200 kHz～2 MHz，其中前者主要利用了超声波的能量特性，而后者则同时利用了超声波的频率特性。化学反应和传递过程的超声强化作用主要是由超声空化产生的化学效应和机械效应引起的。

4 结束语

超声波处理染料废水是近年来研究比较活跃的高级氧化技术，它具有降解条件温和、降解速度快、适用范围广等特点，是一种很有发展潜力和应用前景的技术。但是还有许多问题需要解决，如降解机理、中间体检测、优化实验条件、工业化等。利用TiO2光催化进行污染物的处理研究，对于保护环境、维持生态平衡、实现可持续发展具有重要的意义。