染料废水处理方法研究进展

发布时间:17-05-04 15:18分类:行业资讯
标签:高频脉冲,脉冲电解,高频脉冲电解废水
脉冲电解法处理废水,主要原理基于:电解絮凝、电解氧化、电解还原和电解气浮,在废水处理过程中四种功能相互协调、相互补充。电解絮凝:极板采用可溶性极板如:铁极板和铝极板,通以直流电后,阳极失去电子,形成金属阳离子Fe2+、Al3+,经一系列水解、聚合及氧化过程,形成一种高活性的吸附絮凝基团,其吸附能力极强优于常规絮凝药剂,使水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀分离。同时,带电的污染物颗粒在电场中泳动,其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉。电解氧化:电解氧化分为:直接氧化和间接氧化;在直流电场的作用下,废水中的各种污染物直接在电极板阳极失去电子而发生氧化反应为直接氧化。若溶液中存在如OH-、Cl-等离子,该离子在阳极表面失去电子生成新的较强的氧化剂活性物质,如[O]、[OH]、ClO-等。利用这些活性物质氧化分解水中的BOD5、COD等称为间接氧化。电解还原:废水在电解过程中,污染物中的阳离子首*在阴极得到电子,使得电解质中高价或低价金属阳离子在阴极得到电子直接被还原为低价阳离子或金属沉淀,电解还原沉积常用于重金属的回收。电解气浮:电解气浮是对废水进行电解,水分子电离产生H+和OH-,在电场驱动下定向迁移,并在阴极板和阳极板表面分别析出氢气和氧气。新生成的气泡直径非常微小,且气泡的分散度高,作为载体粘附水中的悬浮固体而上浮,实现污染物杂质颗粒的去除。纺织、印染、皮革、染料废水具有高COD、高色度、高含盐量,有机物难生化降解等特点。目前国内外一般采用物化法和生物法的组合方式对其进行处理。但由于排水成分复杂,处理难度依然较大,处理效果不能长期稳定达标。随着电化学技术的发展,采用脉冲电解法法处理此类废水,具有设备简单、占地面积小、运行管理简单、可以实现设备模块化,COD去除率高和脱色效果好等优点。脉冲电解废水处理技术优点•运行费用低,根据不同水质处理吨水电耗约0.5-1.5度/吨水。•无需添加或添加少许化学药剂。•设备占地面积小,操作简单,自动化程度高。•设备处理时间短、处理效率高。•适应废水范围广,可处理多种污染物。•设备处理产生污泥量少,污泥密实度高。•根据不同水量,不同水质设备可以实现模块化。•脉冲电解水处理技术的应用行业范围•电镀废水处理•重金属废水处理•乳化液含油废水处理•炼油厂含油污水处理•高COD、高浓度难降解有机废水处理•纺织印染、染料、造纸废水处理•机械加工废水处理脉冲电解法对废水中各类污染物质去除效果分析如下1、油类物质含油废水处理的关键在于破乳。脉冲电解设备利用强电场的作用可以使带电的乳化油微粒发生定向迁移,在电极板表面中和电荷,实现油粒脱稳聚合。同时电解产生的高效絮凝基团也可以非常好的破坏油滴的双电层结构,实现破乳的作用。实际应用案例表明脉冲电解设备对油田采油废水、炼油厂含油废水、炼钢厂含油乳化液废水、线切割乳化液废水、奶制品加工废水中油类及COD的去除率可达到90%以上。2、COD及可生化性的提高工业生产废水中的有机物种类繁多,成分也非常复杂,根据不同行业其有机物种类各不相同。脉冲电解设备根据各种工业废水的特性,选择不同的极板及工艺参数的调整,对高浓度、难于生化降解有机废水,在去除此类废水部分COD的同时提高此类废水的可生化性。通过大量的实际案例表明脉冲电解设备对工业有机废水的COD去除率可达25%-95%,对于难生化降解的高浓度有机废水的可生化性可大幅度提高。色度及悬浮物的去除脉冲电解设备具有:电解氧化还原、电解凝聚气浮等功能于一体,电解过程中产生的强氧化性物质氧化带色集团从而使色度大大降低,电解过程中产生的微小气体起到凝聚气浮的作用,对废水中的悬浮物有很好的去除效果。脉冲电解设备,对于各工业废水中的色度及悬浮物的去除率可达到90%以上。尤其是印染、染料行业。重金属离子的去除及回收在电镀、冶金、涂装、机械加工等行业产生的废水中含有各种重金属离子,常见的有:铬、镍、铜、铁、锰、砷、锌等。脉冲电解设备的氧化还原及絮凝沉淀功能足以使废水中各种重金属离子还原沉淀予以去除;去除率高达95%。同时,脉冲电解设备更换极板,利用电沉积功能实现对重金属离子的回收,回收效率可达90%以上。细菌、病毒的去除脉冲电解法利用极板间强电场作用和反应生成的强氧化性基团的氧化作用,去除杀灭水中的细菌和病毒,其去除率可达到80%以上。脉冲电解水处理技术的应用及处理效果脉冲电解技术在废水处理中的应用脉冲电解技术可广泛应用于各种工业废水处理中。如电镀废水、重金属废水、涂装废水、机械加工废水、乳化液含油废水、石油化工废水,油田废水,矿业冶炼废水,洗车废水,漂染和纺织废水,造纸废水,制药废水,农业废水,屠宰场废水,食品和饮料厂废水,油漆染料、垃圾渗滤液废水理、生活污水处理等。脉冲电解技术在电镀重金属废水处理中的实际效果经脉冲电解法处理后的电镀废水可以达到以下的处理效果:Cr6+
<0.001mg/L,去除率*大可达*; Ni2+ <0.005mg/L,去除率*大可达*;
Zn<0.062mg/L,去除率可达57%。
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染料工业在国民经济中占主导地位,其产品主要应运在皮革染料、文具油墨、食品、涂料、化妆品等领域。目前染料的种类丰富多样化,可以分为三大类,即阳离子染料、阴离子染料、非离子染料。一些未经过处理或超标染料废水直接排放到自然水体中,会造成水体大面积被污染,因其可生化性差且毒性大,导致了大量水生生物的死亡,并造成水体透光强度差、降解难度大、光合作用降低[1]。在工业快速发展中所带来的资源高消耗和严重浪费,势必会使各大企业排污量上升[2],这必将引发一场关于染料废水处理的技术“革命”。随着染料废水处理技术的不断发展,研究者开始采用更多切实可行的处理方法。本文将染料废水处理方法归纳为:
化学法、物理法和生物法。

1· 化学法1. 1 高级氧化法

澳门新蒲京娱乐诚,高级氧化技术是一种以羟基自由基( ·OH)
为主要氧化剂的氧化技术,氧化剂在一定条件下分解产生羟基自由基,然后进一步发生氧化分解反应直至最终产物降解为CO2和H2O,并将有毒且难降解的大分子有机污染物分解矿化为小分子物质,从而达到降解目的。

1. 1. 1 电Fenton 法氧化。电Fenton
氧化在染料废水处理中应用较广泛,它是一种将铁碳微电解法与Fenton
氧化法有机结合起来的技术,即利用了铁碳内电解法的电化学腐蚀原理,又利用了Fenton
试剂( H2O2 + Fe2 + )
的强氧化性,高效并快速地使染料分子发色基团中的不饱和共扼键断裂而脱色。马英群[3]利用铁碳微电解-
Fenton 氧化法处理染料直接蓝2B。结果表明,对于经微电解处理后的浓度为8g /L
的直接蓝2B 染料水,Fenton 氧化过程中双氧水的最佳投加量为37mmol
/L,最佳pH 值为3 ± 0.1,Fenton 试剂最佳作用时间为30min,其COD
和色度去除率可分别达到83. 9% 和93.
6%。此方法具有条件温和、操作简单、设备简便、去除率高、适用范围广等优点。但此方法易造成二次污染。随着人们对Fenton
法的深入研究,近年来人们还借助Fenton氧化与物理或化学法相结合( 如Fenton
氧化—混凝法[4],UV/Fenton 法[5],内电解法—Fenton
法[6]等)使氧化能力显著加强,具有广阔的应用前景。

1. 1. 2
臭氧氧化。臭氧氧化最早出现在上个世纪70年代,臭氧具有很强的氧化性,其氧化性仅次于氟,可以借助催化剂作用将大分子变成小分子来提高其可生化性。臭氧氧化机理是利用臭氧的强氧化性使发色基团断裂,然后开环降解,使有机物逐步矿化近而达到脱色目的。李飞跃等[7]人采用O3高级氧化技处理染料废水,当O3投加量为1g
/( L. h) 处理60min 时用下CODcr
的去除率达到64%,色度的去除率达96%。臭氧对脱色、除臭、杀菌效果显著,操作简便,无二次污染。但是其反应接触装置运行成本较高,故其被限用于一些低浓度难氧化的染料废水处理。所以目前许多研究者采用新型臭氧联合技术(
如微电解一臭氧法[8]、超声一臭氧法[9]) 来降低成本,提高染料处理效率。

1. 1. 3 TiO2光催化氧化。TiO2是一种N 型半导体材料,当受到波长( λ≤387.
5nm)
时,半导体催化剂颗粒内的电子就会吸收一定能量的光子后被激发到导带,注入导带的电子与吸附在SiO2表面的O2经过一系列作用后形成氧化能力很强的基团,与染料作用可以使染料矿化为水和CO2或其它有机物。陈建欣[10]等人采用纳米TiO2多孔微球对模拟染料废水进行光催化脱色。结果表明,在染料浓度为65mg
/L,溶液pH 值为2,纳米用量为700mg /L,光照时间2h,离心时间为15min
时的脱色率最高,脱色效果最好。此方法具有设备简单、稳定性高、氧化能力强、催化活性高、无二次污染等忧点,在染料废水处理等方面具有广阔的应用前景。但是由于光催化反应速率不高,采取单一方法难以满足要求,所以TiO2催化氧化法与其它高级氧化法的结合成为印染废水处理的主要研究方向。

1. 1. 4
氯氧化法。氯氧氧化是利用正四价态的氯离子的强氧化性使偶氮键破坏,从而达到脱色目的。

王承涛等[11]研究了在负载Cu2+
活性组分的催化剂下,二氧化氯催化氧化处理COD 为2700mg /L
的活性艳红染料配制废水,COD
去除率可达到75%。此方法具有运行成本低、操作简单、节能、氧化反应速率快、去除效率高等优点,但是二氧化氯不稳定且过量的氯和有机物结合形成一些致癌物质会对人体造成伤害,并且单一去除染料方法应用面比较窄。王森[12]等人采用二氧化氯催化氧化—曝气生物滤池法深度处理造纸废水。实验结果表明:
在二氧化氯加入量为150 mg /L ,催化氧化时间为40 min 时,可生化性BOD5 /COD
最高达到0. 316,二氧化氯氧化后出水经曝气生物滤池深度处理后,BOD5
低于20mg /L ,COD 低于90 mg /L ,TSS 低于30 mg /L
,处理后水质完全达到国家新的排放标准( GB3544—2008) 。

1. 1. 5
电化学氧化法。电化学氧化起于上个世纪90年代中期,其机理是在直流电作用下使染料中的有机质在电极上发生氧化还原反应,将染料中的有机污染物转化为无毒物质。电化学氧化主要包括内电解法、电絮凝法、电气浮法等。杨丽娟[13]采用Ce
-PMVC 电解酸性大红GR 染料废水,最佳条件下,脱色率、氨氮及COD
去除率分别达到了99. 8%、95.45%、90. 81
%以上。赵锐柏[14]等人利用电絮凝法对废水的色度、COD
进行降解,发现其色度和COD去除率分别达95%和52
%。相比较下色度的去除率更高一些。谢大卫[15]采用自动电气浮法处理涤纶染色废水的污染物COD
去除率约为65% ~
72%。此方法具有成本低、操作简单、维护方便、去除率高、应用范围广、无需添加化学试剂等优点,但是此方法对电极电量消耗比较大,运行成本较高,污泥量大等缺点使得该方法受限。目前,三级电极和活性炭纤维等新型电极材料的开发与应用在很大程度上提高了电流效率,降低了能耗及成本问题,成为研究领域的热点话题。

1. 2
化学混凝法化学混凝的原理,是在混凝剂作用下,利用胶体脱稳、压缩双垫层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕等的作用使水体中的染料分子相互接触碰撞,脱稳凝集成一定粒径的絮状体,然后在重力的作用下实现固液分离目的。邹红林[16]通过混凝法对染料废水进行脱色,发现COD
和脱色率分别可达97%和86%。此方法是染料废水处理的常用方法,它具成本低、占地面积小、脱色率高等优点,所以此方法被广泛应用于各种染料废水处理中。缺点就是设备比较复杂,对进水水质要求严格。