偶氮染料废水处理技术的现状及其发展方向

苏博

摘要：当前印染技术和染料合成等方面的不断发展，促使合成染料在工业品领域得到了非常广泛的应用，随之而来的则是有机废水的不断增加。这给现在我们所需要保护的环境带来了巨大的压力，同时也对人类的健康安全造成了巨大的影响。偶氮染料作为工业染料中种类最多，使用范围最广的有机染料，在当前有机染料产品总量中占据70%，因而如何高效环保且低成本的将偶氮染料废水进行有效治理，是非常重要的研究对象。本文分别从物理法、化学法、生物法详细阐述偶氮染料废水处理方法的研究进展，并简单描述了其未来的发展方向。

关键词：偶氮染料;废水;脱色;处理

偶氮染料由于其易于着色、合成方便等优点，广泛运用于多种纤维的染色和印花工艺。但是偶氮染料的使用也对我们的生存环境产生了巨大的威胁。偶氮染料是一种苯胺有机化合物，在一定特殊条件下，会进行分解产生二十多种致癌的芳香胺，能够引起人体DNA结构改变从而引发癌变。这对于我们当前所提倡的可持续发展是十分不利的。因此偶氮染料在使用过后所产生的偶氮染料废水必须经过处理，将其有害物质尽可能多的分解掉，才可以正常进行排放。其中有害物质分解过程一直是环境修复领域深入研究的热点性题目，我们必须保证在工业的发展中所产生的有害衍生物在我们能够控制的范围之内，这样才有助于我们全球的可持续性发展[1]。本文就从物理法、化学法、生物法三类方式将先进我们对偶氮染料废水的处理技术进行详细描述，并探究了未来对偶氮染料废水处理的研究方向。

一、物理法

（一）吸附法

吸附法就是借助吸附剂将偶氮染料废水中的有害物质吸附出来，这主要是因为吸附剂表面是多孔结构的，通过多孔物质的化学键或分子间相互的作用力吸附有害物质。吸附剂主要选取的是天然矿石、活性炭或者生物质等，天然矿石具有非常良好的吸附性并且资源比较丰富，因此当前运用范围比较广泛，只是矿石资源为非可再生资源，一次使用之后再次回收的难度比较大，且在使用的过程中容易给环境造成二次污染，这就给它的使用带来了一定的限制。活性炭是具有丰富表面微孔结构的物质，比表面积较大，它是物理吸附法中运用最广泛的污水处理方法之一。生物质吸附就是使用农作物加工过程中产生的如秸秆、甘蔗渣等副产物作为吸附剂使用，一般其结构疏松，有较多的可吸收孔，含有丰富有助吸附的官能团，吸附效果较好且属于农副作物的二次利用，资源可再生。吸附法操作简单，可利用的材料广泛，且对偶氮染料废水的吸附成效较佳，但是吸附法中吸附剂较难进行重复利用。

（二）膜分离法

膜分离法是采用浓度、压力或者电位的差能作为动力，让流动性物质通过选择薄膜，从而达到部分物质的分离。这种方法可以将染料废液分离为浓缩液和分离液，一般浓缩液可以用作染料的回收，分离液需等待进一步的处理。在废水处理的过程中膜分离法使用能耗较少，但是对过滤膜的使用量较大。当前由于染料中所含物质成分较多，一般使用双膜组合处理的技术，先将偶氮染料废水进行预处理，再通过纳滤或者反渗透技术进行二次处理，这样废水中的COD、色度和浊度等都可以得到有效的较少[2]。当然此法在实际操作过程中，由于膜材料和设备价位较高，膜材料本身也容易污染，极大地限制了其广泛使用性。

（三）超声波技术

超声波技术指的是使用超声波的作用，将废水中的水分子裂解成为还原剂，并与废水中的可溶性溶质发生化学反应，这样使得废水中的有害物质进行消解，达到净化的目的。比如使用超声臭氧技术，可以有效的提升废水的脱色率，并且水质中的有机物得到有效的降低。在超声波技术进行的过程中，会造成局部高温的现象，这也有利于有机物进行絮凝反应，这样不仅仅在有机物降解效果上，在处理速度上，超声波技术都拥有显而易见的优势。

二、化学法

（一）氧化法

运用氧化法处理偶氮染料废水，就是利用氧化剂改变染料的分子结构，这样就可以从根本上将祛除染料的毒性和色素。一般氧化法包含光催化氧化法、臭氧氧化法和化学氧化法。光催化即通过光辐射，通过添加催化剂的方式，催化有机物进行氧化作用，较为常用的催化剂是TiO2、Fe2O3、WO3等，在这个过程中，有机物被氧化为水和二氧化碳等小分子物质。臭氧因为其较强的氧化能力，被直接作用于氧化偶氮染料。臭氧氧化分为两类，第一是通过臭氧将废水中有机物双键进行氧化，达到有机物的降解脱色。第二是将臭氧氧化产生的自由基运用到染料废水脱色中[3]。化学氧化法即Fenton氧化技術，也就是用铁盐作为催化剂对染料废水进行脱色。氧化法的降解方法是效率最高的废水处理办法，应用比较广泛，但是催化剂的脱色成本较高，也容易对环境造成二次污染。

（二）电化学法

电化学法就是通过在废水外部增加电极的方式，使得污染物在电能的作用下进行分解，并附着在正负极两端的过程。一般运用较多的是电凝絮法，电极的阳极进行氧化反应形成氢氧化物，与废水中的颗粒物或者凝絮物结合起来，形成絮状物。电极阴极产生气泡吸附废液中污染物上升到液体表面。在电场的作用下，污染物被氧化为水和二氧化碳等小分子物质。这种方式能够使废水澄清脱色，对于偶氮废水中的BOD和COD祛除效果比较明显，但是成本较高。

（三）混凝法

混凝法就是通过混凝剂得到凝聚作用，使废水中的污染物聚集成较大颗粒，并将沉淀物分离出来的过程。这种方法最主要的就是选择合适的混凝剂，一般使用的是铝盐、铁盐、镁盐等。混凝法使用方法比较简单，方便操作，但是混凝剂的费用较高，无法做到对多种废水的同时处理，且沉淀过后的沉淀物处理较为困难，过滤出的废水，在后期还需要进一步处理。

三、生物法

（一）真菌脱色

当前对偶氮染料废水具有脱色能力的真菌种类较多，主要脱色机制分为吸附脱色和降解脱色。第一，从吸附脱色来说，真菌多为丝状结构容易形成疏松多孔的样子，这就可以有效的吸附废水中的染料分子。但是真菌吸附之后，无法将有机物质有效的降解，并且真菌回收非常困难，容易造成生物性污染。第二，从降解脱色来说，这主要依靠真菌产生的生物酶，通过生物酶和废水中有机物的化合作用将有机物进行有效降解。

（二）细菌脱色

细菌脱色主要根据细菌的生存环境进行分类，为好氧条件和厌氧条件下细菌的脱色。第一，从好氧条件下细菌的还原性来说，主要是通过细菌对氧气不明感的偶氮还原酶作用完成。一般细菌在作用过程中需要添加碳源或者氮源，这是因为细菌无法直接使用偶氮废料作为能源生长。第二，从厌氧条件下细菌的还原性来说，主要是利用厌氧环境下细菌的偶氮还原酶作用完成。当前细菌或者真菌脱色容易造成生物性污染，因此在后续研究中，需要将此情况进行深入探究，来保证废水处理办法的高效可持续性。

四、结论与发展方向

偶氮染料使用过后所产生的废水成分较为复杂，当前仅通过单一的处理技术，很难达到人们对废水排放效果的期许，比如吸附法一般作用于亲水性染料，并且染料中如果有油脂等物质，会影响吸附成效。混凝法一般作用于疏水性染料。生物法占地面积小，成本较低，但是近年为了满足大家对染色品不易退褪色的要求，染料中加入了抗氧化成分，从而使得偶氮染料废水可生化性差。这就需要在后期的研究中，将多种处理方式进行结合，共同处理偶氮染料废水中的不同成分。例如据研究表明厌氧生物膜法和Fenton氧化法可以相结合，有效降低偶氮染料废水中的毒性[4]。将不同种类的处理技术进行结合，即可发挥不同方法各自的优势，因此这个研究方向是非常有意义的，只是在研究中需要有效控制成本。对于本身成本就比较低的生物法来说，有效的提升还原率是研究的重点，可以考虑筛选无毒且成效显著的还原介质进行生物脱色。此外，通过分子生物学技术培养工程菌，也可以作为未来有偶氮废染料废水处理的研究方向。希望在未来的研究中，可以创造出更多处理方式，来为我们共同生活的家园添一份安全保障。

参考文献

[1]程爱华，张佳宝.高级还原技术处理偶氮染料废水的研究[J].现代化工，2019，39（04）：112-115.

[2]宋昭仪，胥维昌，马文静，胡金玲，杨洪新.偶氮染料废水处理技术及研究进展[J].染料与染色，2018，55（06）：50-54.

[3]董振，刘亮，郝艳，蒋继宏，刘伟杰.偶氮染料废水处理技术的研究进展[J].水处理技术，2017，43（04）：6-10.

[4]李庆云，韩洪晶.偶氮类染料废水处理技术的研究进展[J].当代化工，2016，45（09）：2217-2220+2223.

作者簡介：苏博，女，1994-2-18，辽宁省朝阳市，沈阳建筑大学，硕士研究生，主要研究污水处理方向。

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