2022年染料废水的处理现状与研究进展 .pdf
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1、洛阳理工学院毕业设计论文I 染料废水的处理现状与研究进展摘 要我国是世界上的印染大国之一,印染工业较为发达,近年来,随着人们对环境问题越来越多的重视,怎样解决印染行业给人类带来的威胁也成为热门课题。本文介绍了我国染料废水的特点、污染以及处理现状,在处理上包括膜法的应用、染料脱色、电化学方法的应用等,在总结国内外研究的基础上对处理进行比较,加以归类,并通过工程实例分析它们在实际生产中应用。关键词: 染料废水,处理,综合运用,研究精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 27 页洛阳理工学院毕业设计论文II PROCESSING ST
2、ATUS AND PROGRESS OF THE DYE WASTEWATER ABSTRACT China is one of the big countries of the worlds printing and dyeing, printing and dyeing industry is more developed in recent years, with more and more attention to environmental issues, how to solve the printing and dyeing industry, the threat posed
3、to humans has become a hot topic. This article describes the characteristics of dye wastewater, pollution and to deal with the status quo, including the application of the membrane, dye bleaching, electrochemical methods application in handling, dealing with on the basis of summing up the research a
4、t home and abroad to compare, to be classified they are applied in actual production and engineering examples.KEY WORDS: Dye wastewater ,Process ,Synthetically Applied,Research 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 27 页洛阳理工学院毕业设计论文III 目录前言 . 1第 1 章 染料废水概述. 21.1 染料行业生产废水特点 . 21.2 染料废水的
5、污染危害. 4第 2 章 染料废水的处理. 52.1 膜法在染料废水处理中的应用 . 5染料废水的脱色 . 6Fenton 试剂在染料废水处理中的应用. 82.4 电化学法 . 92.4.1 电化学氧化法的基本原理 . 92.4.2 催化铁内电解法. 102.5 厌氧 好氧工艺 . 11第 3 章 应用工程实例. 12第 4 章 染料废水处理的研究进展 . 16谢 辞 . 17参考文献 . 18外文资料翻译 . 19精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 27 页洛阳理工学院毕业设计论文1 前言染料工业是化学工业中环境污染极其严
6、重的产业之一。染料在给人们带来绚丽多彩和经济效益的同时,也产生了大量的“ 三废 ” ,尤其是要排放大量的废水,每顿染料平均用水在300350t。染料废水主要包括染料生产废水和印染工业废水。染料废水具有组分复杂、色度高、COD 和 BOD 浓度高、悬浮物多、水质及水量变化大、难降解物质多等特点,是较难处理的工业废水之一。目前,染料主要是以芳烃和杂环化合物为母体,并带有显色基团和极性基团,结构日趋复杂,性能也越来越稳定,这给印染废水的处理带来了更大困难。染料废水主要来自于染料及染料中间体的生产企业,由印染过程中排放出的染料、浆料、助剂等组成。随着印染工业的迅猛发展,染料废水已成为水体中几种最主要的
7、污染源之一。目前世界染料年产量约为89 105t,我国是纺织品生产和加工大国,纺织品出口额已多年来列居世界首位,每年的染料生产量达1.5 105t,其中大约10%15%的染料会直接随废水排入水体中。大多数有机染料化学稳定性强,具有三致(致癌、致畸、致突变)作用,是典型有毒难降解有机污染物。此外,废水中的染料能吸收光线,降低水体的透明度,对水生生物、微生物的生长不利,并且降低了水体的自净能力,同时导致视觉污染,严重破坏水体、土壤及生态环境,直接和间接地危害人类身体健康。在我国,由于染料产量大、生产企业分散、技术落后等原因造成染料工业废水的治理深度和广度都不够。据统计,2002 年我国染料行业废水
8、年产排量高达14 亿吨左右,治理率不到34%,治理合格率仅58.3%。有效解决染料废水治理问题是消除印染行业发展瓶颈的关键所在。目前,染料废水处理常见的解决方法有物理法、化学法、电化学法、生化法等。本文将对这几种方法进行归纳总结并对其未来的发展趋势进行展望。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 27 页洛阳理工学院毕业设计论文2 第 1 章 染料废水概述1.1 染料行业生产废水特点染料、颜料行业以水为溶剂,且别离、精制、水洗、抽滤等工序排出大量的废水。 生产中约有90%的无机原料和20%左右的有机原料转移到生产废水中。染料工业
9、主要废水有:有色含盐的有机物废水,无机盐浓度在15%25%,主要是氯化钠,少量硫酸钠、氯化钾及其他金属盐类;氯化或溴化废水;含有微酸微碱的有机废水;含有铜、铅、铬、锰、汞等金属离子的有色废水;含硫的有机物废水。部分染料中间体生产排放废液见表11 表 11 部分染料中间体排放废液成分废水名称pH 色度 /倍胺基物 / mg/L 硝基物 / mg/L 硫化物 / mg/L 含盐类/% COD/ mg/L 甲萘胺硝化废水2083 2200 10163 12000 甲萘胺复原废水150180 361 400 61.670 3578 4000 间羟基二乙基苯萘碱溶分层母液和洗液230300 17 20
10、27943 29000 色酚 AS抽淋水洗的母25000 26000 246 260 26270 58000 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 27 页洛阳理工学院毕业设计论文3 液色酚 AS抽淋水洗的洗液13 27229 29200 间苯二胺精制废水1000 2500 323 350 该行业有偶合反应工序,废水中含有NN等发色基团,色度都比较高,如碱性玫瑰精红色滤液的色度高达100 万倍 150 万倍。分散蓝生产废水情况见表12 表 1 2 分散蓝SE-2RL 废液污染物成分项目废水名称COD/ mg/L 色度 /倍pH
11、 胺基物 / mg/L 备注丙酰化废水204359 22000 7500 8000 101 110 乙基化母液50312 54210 3375 4000 76 80 乙基化洗液40210 44250 2040 2500 染料母液19952 18400 4000 5000 含酸量:8% 10% 80 110 50m3/t 60 m3/t 产品染料洗液3747 4000 400 900 含酸量:1% 2% 4 5 30m3/t 40 m3/t 产品染料、颜料生产中产生的高浓度有机废水,COD 高达数十万mg/L ,有机磷达数百到数千mg/L ,废水量大,成分复杂,毒性大,色度深,有异味,有机物和无
12、机盐含量甚高含盐量达2%15% ,并含对微生物有抑制性的中间体。随着染料品种增多、在结构上环数增加、碳链增长、染色基团各种各样,使得废水的BOD5/CODCr比值下降,另一方面,染料新的品种都提高了抗光、抗药物、抗化学氧化等性能。因此,废水变得难以生化处理。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 27 页洛阳理工学院毕业设计论文4 1.2 染料废水的污染危害染料废水往往含有超过国家排放标准相当数量的油酯状物,并往往含有强烈生物毒性的物质,这些有毒物质可以分为无机物和有机物。无机有毒物质,以重金属为代表,如铅、铜、锌、铬等,此外,
13、砷、硒、溴、碘等非金属也有毒。有机物质主要有酚类化合物,取代苯类化合物等。染料、颜料和中间生产基本原料是苯、萘、蒽、醌类有机物,芳香族化合物苯环上的氢被卤素、硝基、胺基取代后生成的芳香族卤化物、芳香族硝基化合物、 芳香族胺类化合物、联苯等多苯环的取代物,毒性都较大, 如苯、甲苯、氯苯、硝基苯、硝基氯苯、胺苯等许多项目在地面水体最高允许浓度的规定内都有明确限制。染料、颜料行业一些有害有机物质和无机物质对人体的危害见表13. 表 1 3 染料废水中某些有害物质对人体的危害有害物质名称主要危害汞对人体主要毒害神经系统,使脑部受损,引起四肢麻木,发音困难,听力减退,心力衰竭,急性肾功能衰弱和严重胃肠损
14、伤,致死量约10mg/kg 体重 50mg/kg体重酚使人体细胞蛋白发生变性和沉淀,引起高铁血红蛋白症,对黏膜有刺激,有灼痛感,甚至被腐蚀而溃疡、坏死,对神经、肝、肾、胃皆有损害,致死量2kg 15kg 氰化物石油类石油中含有3, 4 苯并芘致癌物质,石油对水生生物有直接危害染料、颜料、医药、化学制剂等企业,每年要生产十几种甚至几十种产品,而且产品制造大部分是间歇性操作,所以精细化工废水具有间歇性排放,水质水量随时间变化变化较大,给废水处理工程设计、运行管理增加许多困难。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 27 页洛阳理工学
15、院毕业设计论文5 第 2 章 染料废水的处理2.1 膜法在染料废水处理中的应用膜技术处理染料废水可将废水别离为浓缩液和透过液。其中浓缩液可用于染料回收,透过液也可回用,用于染料的生产。这样做既可以实现废水的资源化,使染料不随排水流失,又不会造成水质污染,是清洁生产的重要手段和途径。 对于染料废水的处理,据报道最适宜的膜是荷电超滤膜和纳滤膜。对于采用预处理/膜别离组合工艺来处理印染废水,具体工艺为:物理化学或生化等方法预处理纳滤工艺,研究结果发现纳滤膜NF-70 对 COD 和电导率的截留率分别为l00和 85,得到的纳滤透过液可以回用。预处理的目的是使经常规处理后的废水在进入膜别离装置之前,到
16、达进水要求,具体如下: SS(mg/L)l ;SDI5 ;浊度 (NTU)2 。这样做可以确保膜别离装置的正常运行,延长膜别离装置的使用寿命。其工艺流程图21:图 2 1 试验工艺流程图在国内张振成等人研究PW 膜在印染废水处理中的应用【1】。废水来源于手套棉线的染色加工,废水中的污染物主要为直接染料及助剂。工程设计水量为 11m3/d,进水水质和排放标准见表21 表 21 进水水质及排放标准序号1 2 3 4 5 名称BOD5 CODCr pH SS 色度原水水质500mg/L 100 1500 mg/L 69 500 mg/L 500 1000倍精选学习资料 - - - - - - - -
17、 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 27 页洛阳理工学院毕业设计论文6 排放水标准40 mg/L 180 mg/L 69 100 mg/L 80 倍本工程有以下特点:水质变化大,COD 范围为1001500mg/L ,色度为500 1000 倍;有机物含量较高,B/C0.3 ,属可生化废水;从开始运行起, PW 装置对 CODCr和色度去除率越来越好,开始时 CODCr去除率约为75%,色度去除率约为50%,三个月以后,CODCr去除率上升到85% 90% , 色 度 去除 率 上 升75% 85%, 改 造 后 出水CODCr都 稳 定 在100mg/L 以下,出水
18、色度稳定在50 倍以下,出水CODCr和色度都好于国家和地方排放标准。此外,刘梅红运用纳滤膜技术处理印染废水试验研究【2】说明,纳滤膜技术对印染废水中COD 的去除率可达98以上, 对色度的去除率为100%;当对废水过程回收率高达90时,透过液C0D 含量仍小于100mg/L ,到达国家一级排放标准,并可回用。2.2染料废水的脱色如何选择一个技术可行、经济合理的方法将印染、染料废水进行脱色,一直是废水处理上的一个重要课题。近年来国内外对染料废水的脱色方法进行了大量研究,但由于含染料废水类别复杂,使治理技术很难实现工业化,所以,如何脱色成为含染料废水处理的一个难题。国内处理染料废水普遍以生物法为
19、主 ,同时辅以化学法,但脱色及COD 去除效果差 ,出水难以稳定到达国家规定的排放标准。所以我们目前是采用物化法脱色,有关印染废水的物化法脱色研究,国内外已尝试过多种方法,包括离子交换、臭氧氧化、吸附法、膜别离法、电解法和混凝法等。近年来,利用粉煤灰的混凝、吸附作用处理印染废水,因其COD 去除率基本在 85%以上, 色度去除率高于95%而在国内得到了普遍的重视。该法具有污染物去除效果好、费用低、占地少和易于工业化等特点,很适合中小型纺织印染厂家。阎存仙等粉煤灰对染料废水的脱色研究【3】。在加灰质量浓度为0.040.08g/mL 、 震荡吸附时间为3h、 pH 值为 210、 废水质量浓度为1
20、0 600mg/L时,粉煤灰对单体直接染料具有良好的脱色效果,脱色率为91%99%,且精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 27 页洛阳理工学院毕业设计论文7 能够去除大量的COD 。张竹青【4】mg/L ;对 100mg/L 活性艳红X3B 和活性艳红 X8B 的脱色效果最正确振荡吸附时间为20min , 对 200mg/L 活性艳红X8B 脱色的最正确振荡吸附时间为30min ;200mg/L 活性艳红X3B 溶液随振荡吸附时间的增加,脱色率逐渐增大,160min 时脱色率到达最大值。此外温度对活性染料吸附性能也有一定的影
21、响。除粉煤灰的吸附外蒋宝南等对染料废水脱色处理的研究【5】,将高效脱色剂与聚合氯化铝(PAC)2和助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)3配合使用 ,处理印染废水,通过试验寻求出染料废水处理的最正确条件。注: (1) 高效脱色剂主要适用于高色度、高浓度的某些染料中间体生产工艺废水的处理,尤其适用于活性、酸性、直接等染料生产工艺废水的处理,也可以用于纺织印染、漂染等行业的废水处理.它具有良好的脱色,降低COD,去除悬浮物等多种功能。(2)聚合氯化铝是一种性能优良的普适性强的无机高分子混凝剂:其除浊、脱色性能优越 ,处理后水的pH 改变小 ,絮体粗大 ,沉降快 ,在工业水处理中得到了广泛推广。(3) 聚丙烯酰
22、胺是一种线型水溶性高分子,是水溶性高分子化合物中应用最为广泛的品种之一,PAM 及其衍生物可以用作高效的絮凝剂、增稠剂、纸张增强剂以及液体的减阻剂,广泛应用于水处理、造纸、石油、煤炭、矿冶、地质、轻纺、建筑等工业部门。实验在不同时间段分别取3 次 500mL 的污水进行试验,而所取得水水质的色度在80200 倍之间 ,COD 浓度在300800 mg/L 之间变化 ,将 pH 值调节在 7.5 8.5 之间 ,然后再进行一系列药剂的增加,使得印染废水脱色率到达92 %以上 ,COD 的去除率也达60%左右 ,结果如表22 所示表 22 印染废水处理试验结果水样序号p H 值脱色剂的投加量 /m
23、L PA 的加入量 / mL 处理后色度处理后COD/ mg/L 色度去除率 /% COD 去除率 /% 1 102 157 2 134 136 3 168 180 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 27 页洛阳理工学院毕业设计论文8 在 500mL 印染废水中 ,当废水酸碱度在7.58.5 之间 ,聚合氯化铝 (PAC)的用量在 1.01.75mL 之间 ,高效脱色剂的用量在1.01.5 mL 之间时 ,废水脱色效果最好。2.3Fenton 试剂在染料废水处理中的应用Fenton 试剂是亚铁离子和过氧化氢的组合,是一种
24、强氧化剂,1881 年由 Fenton 首次提出并因此而命名。在国内,徐向荣等【6】Fenton 试剂与染料废液的反应,并证明了Fenton/UV两者具有协同效应。陆文明【7】模拟活性染料废水和实际活性染料废水的处理,脱色和CODCr去除率均很好。 崔淑兰等【8】与双氧水氧化法处理染料废水。Fenton 试剂用于废水中的处理,其主要的原理是利用亚铁离子作为过氧化氢的催化剂,反应过程中产生大量的羟基自由基( Hydroxyl Free Radical,OH ),从而降解废水中的有机污染物,使Fenton 试剂成为一种有效的废水处理方法。其氧化机理如下:在含有 Fe2+离子的酸性溶液中投加H2O2
25、时会发生以下反应Fe2+ H2O2Fe3+ OH HO-( 1 ) Fe3+ H2O2Fe2+ HO2 + H+( 2 ) 式(1)中是快速反应, 尽管反应速率会由于条件不同而产生一些差异,但H2O2的消耗是很快的,式(2)中 Fe3+被复原为Fe2+,又迅速与H2O2反应,生成羟基自由基,Fe2+在反应中起激发及传递作用,使链反应能持续进行,直至 H2O2消耗尽。整个体系的反应十分复杂,反应过程的平衡关系可用以下简化关系表示:K=2223OHFeOHOHFe?式中K 反应平衡常数由上式可看出,羟基自由基的浓度与Fe2+ H2O2成正比,与 Fe3+OH-浓度成反比。精选学习资料 - - -
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