染料废水的处理方法研究

梁婉婷，田 鹏*，张洪波

(1.沈阳师范大学 化学化工学院 能源与环境催化研究所，辽宁 沈阳 110034；2.沈阳师范大学 实验中心，辽宁 沈阳 110034)

染料废水的处理方法研究

梁婉婷1，田 鹏*1，张洪波2

(1.沈阳师范大学 化学化工学院 能源与环境催化研究所，辽宁 沈阳 110034；2.沈阳师范大学 实验中心，辽宁 沈阳 110034)

近年来，由于生产合成染料产生了相当比例的染料废水，导致了大量的环境问题。利用化学处理法、物理处理法、生物处理法、超声波法、二氧化钛光催化法等方法处理染料废水，解决环境问题。

染料；废水；处理方法

为了满足这个世界丰富多彩的家居产品的需求，人们进行大规模的生产合成染料。在制造和加工过程的操作中产生了相当比例的染料污水，这导致了大量的环境问题。染料往往都是些不可生物降解的化合物，它给生活带来了不利的影响，生物体会被暴露在被污染的水中[1-3]。在纺织工业中目前所用的染料数量约10000种。在这些染料中，偶氮染料是最大和最重要的一类商品染料。偶氮染料作为添加剂被广泛的应用于纺织、塑料、皮革和造纸行业。由于染料的固定程度和织物的不完整性导致了产生一些污水废水。在废水中染料的浓度是低于其他的化学品的，即使它们在非常低的浓度之下，由于他们强烈的色彩，他们往往会得到最大的关注。偶氮染料的急性毒性低，可以引起对皮肤和眼睛的刺激，会导致乏力和头晕。因为许多偶氮染料对水生生物有毒害性，所以偶氮染料的除去是很重要的，这是一个很大的挑战。此外，大量的纺织生产中产生的废水中有使环境危险的致癌性质的染料[4-5]。目前处理染料废水的方法有几种[6]：

1 化学处理法

1.1 氧化法

化学氧化处理法主要的原理是利用一些强氧化性的物质对染料进行脱色。这些具有强氧化性的物质能够破坏染料废水中介质的结构，促进催化剂降解污染物。李凡修等研究了TiO2催化超声波降解钻井污水中CODCr技术，在超声波频率20kHz，输出功率为50W，TiO2催化剂投加质量浓度为0.5～1.0g/L，pH为3.0，温度为30℃，钻井污水的CODCr初始浓度1881.04mg/L的条件下，80min超声波催化处理后的CODCr降解率大于99.1%[7]。

1.2 混凝法

国内外近年来有很多关于用混凝剂处理染料废水的研究，并且取得了很好的成果，使得对于染料废水的处理更加的高效，经济。由于混凝剂具有凝聚有机溶质的作用，所以当把混凝剂加入到染料废水中时，混凝剂就会与废水中的污染物混凝在一起，轻一些的污染物就会浮在废水的表面，重一些的污染物会沉在废水的底下，这样就可以通过一些手段将这些污染物过滤处理掉，使得废水达到干净的目的。研究发展至今，已经有无机混凝剂，有机混凝剂和高分子混凝剂三种可以使用，高分子混凝剂处理法是近年来常为人们研究发展的一种方法，但是受到很多条件的限制，所以使用的还不多。混凝法对处理染料废水的效果还是很好的。

2 物理处理法

2.1 吸附法

在物理法处理染料废水中吸附法是最主要的方法。一般都是利用吸附剂，比较常用的是用活性炭将废水中的污染物和杂质吸附到活性炭的表面，以达到净化染料废水的目的。对于浓度较高的废水使用吸附法处理效果并不是很明显，所以一般此法都用于处理较低浓度的废水。近年来国内外学者也在研究出更为廉价，方便使用的吸附剂，使之更好的应用于工业染料废水的处理中。

2.2 气浮法

通常在使用吸附法的同时，会加入气浮剂，它会使染料废水中产生很多的气泡，在气浮剂的作用下废水中的污染物会和气泡粘连在一起，并且浮到溶液的表面上。这种方法对很多方面的染料都适用，并且处理的效率很高，应用很广。

3 生物处理法

3.1 耗氧法

由于社会日益更新，很多新鲜事物被更多的研究出来，用于人们的日常生活，所以随之生活中的污染物也就逐渐增多，生物处理法一直都是人们生活中最为主要的处理污染物的方法，因为它无污染，更简单易行所以一直处于很重要的位置，但现在有很多的污染物使用原来的方法已经难以控制了，那很多学者就研究出了更为可行的方法去处理这些问题。生物法是利用生物中的微生物，对污水中污染物进行氧化处理，使其化学结构改变，达到处理污水的目的。而好氧法现在有向溶液中投入污泥的方法，也有利用微生物膜的方法。

3.2 厌氧法

对于多数的染料废水来说，在好氧环境中是不易被降解的，而在厌氧的环境下要好于好氧环境。在厌氧法的处理过程中，溶液分子会被微生物分解成小分子，再遇酸则会反应生成二氧化碳和水，这样就可以使染料废水中的污染物分解掉。利用厌氧法与好氧法相结合，更能有效的除去染料废水中的污染物。

20世纪80年代以来，水电等离子得到了广泛的研究用于处理水污染，尤其是降解废水中有毒的有机污染物。水电等离子体是一种氧化技术相结合，高能电子轰击，热解光化学氧化，臭氧氧化和自由基氧化作用影响去降解在水性介质中的有机分子。这个技术更适合于有效地净化水和除去有机化合物，特别是有毒有机化合物的其他技术，水电等离子还包括一个广泛的质量模拟化，适用于几乎所有的有机污染物，最小的产生二次污染[8]。二氧化钛具有催化活性高、化学稳定性好、无毒性、低成本等优点，所以被广泛应用于废气废水的处理[9]。

4 超声波法

超声波由于它污染小，耗能少，更加高效，所以在很多的方面都被应用着，比如在分析化学，生物化学和高分子化学方面都有很好的作用。

4.1 超声波降解有机难处理的污染物

近年来，如何去处理降解有毒污染物已经成为热点的问题，国内外已经有很多利用超声波降解技术处理污染物的研究，并且已经取得了一些进展。超声作用下会产生空化气泡，气泡内部的水蒸气离解会产生一些自由基，这些自由基很活跃对化学反应有一定的作用，可以使这些难降解的污染物氧化，最后分解成二氧化碳和水。闫永旺等研究了当SnO2的掺入量为物质的量比5.0%时，以高压汞灯为光源， 对硝基苯酚的初始浓度为100mg/L，催化剂的摩尔分数为5%，Sn4+-TiO2投加量为1.0g/L时， 对硝基苯酚的光催化降解效果，实验结果表明降解效果很明显[10]。钟爱国探讨了在甲胺磷浓度为1.0×10-4mol/L、起始pH2.5、温度30℃、Fe2+>50mg/L，充氧气至饱和的条件下，用低频超声波(80W/cm2)连续辐照120min，甲胺磷去除率达到99.3%[11]。

4.2 H2O2与超声波的协同作用对降解物的应用

夏良树等研究了在H2O2存在下，TiO2催化剂用量0.4g/L、H2O2用量0.2g/L、超声波功率600W、降解时间120min的条件下，对初始质量浓度为80mg/L，pH=1的壬基酚聚氧乙烯醚溶液进行降解，其降解率达98%以上[12]。由于超声波空化作用活化了TiO2微粒的表面，使它的反应表面积增大了，从而提高了反应的活性。而在空化作用过程中产生的空化泡内存在的水蒸气由于破裂离解成·OH和·H，而H2O2在超声波的作用下也会有·OH的生产，使溶液内·OH的浓度增加，反应的降解率提高，使溶液氧化分解成二氧化碳和水。陈芳探讨了在H2O2存在下，当二甲酚橙初始质量浓度为20mg/L，pH值为l，TiO2用量为0.4g/L，H2O2用量为0.4mL/L时，二甲酚橙的降解速率大大加快，降解效果也比较好，降解率可达92%[13-15]。

5 二氧化钛光催化法

二氧化钛由于其催化活性已被广泛研究，它可以去除空气中和水中有害的有机化合物的光诱导。紫外光的穿透能力比较低，对于处理一些污水或者浑浊的废液效果不好，超声波就恰恰能解决这方面的问题，它的穿透能力比较强，在15cm左右，因此它能解决更多紫外光不能解决的问题。近些年来，也出现了大量的超声降解方面的研究和应用，人们想要实现更简单，更易操作，消耗能源小的效果。本论文结合实际，以钛酸四丁酯为钛源采用溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛粉末和掺Fe的二氧化钛粉末，对一些染料进行超声催化降解，可以为超声降解这方面的研究发展提供一些支持。

致谢：辽宁省高校重大科技平台“能源与环境催化工程技术研究中心”。

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(本文文献格式：梁婉婷，田 鹏，张洪波.染料废水的处理方法研究[J].山东化工，2017，46(04)：152-153，155.)

Study on the Treatment of Dye Wastewater

LiangWanting1，TianPeng*1，ZhangHongbo2

(1.Institute of Catalysis for Energy and Environment, College of Chemistry and Chemical Engineering, Shenyang Normal University, Shenyang 110034, China；2. Laboratory Centre of Shenyang Normal University, Shenyang 110034, China)

In recent years, due to the production of synthetic dyes produced a considerable proportion of dye wastewater, resulting in a large number of environmental problems. Treating Wastewater Containing Dyes by chemical treatment, physical treatment, biological treatment, ultrasonic, titanium dioxide photocatalysis and solving environmental problems.

dye; wastewater; treating

2017-01-10

辽宁省处然科学基金(项目批准号：2015020241)

梁婉婷(1991—)，女，辽宁锦州人，硕士研究生；通信作者：田 鹏(1967—)，辽宁沈阳人，教授，博士，硕士研究生导师。

X703

A

1008-021X(2017)04-0152-02