染料廢水處理技術(shù)概述

臭氧雖能有效褪去染料廢水顏色，但處理后化學(xué)需氧量無明顯下降。氯氣氧化會(huì)帶來副反應(yīng)，如生成難降解有毒有機(jī)氯化物。高級(jí)氧化法作為新型氧化技術(shù)，能有效降解甚至礦化多種染料分子，備受關(guān)注。下面主要介紹混凝/絮凝、零價(jià)金屬還原法和高級(jí)氧化法。

化學(xué)混凝/絮凝法

• 優(yōu)勢(shì)：實(shí)施成本低、操作方便，是當(dāng)前最實(shí)用的染料廢水處理技術(shù)。
• 原理：向污水添加特定混凝/絮凝劑，改變?nèi)芙鈶B(tài)和懸浮污染物物理性質(zhì)，使其絮凝沉淀凈化水體。
• 化學(xué)混凝劑類型：
  • 低分子金屬鹽：硫酸鋁、FeCl?、MgCl?等。
  • 無機(jī)高分子金屬鹽：聚合氯化鋁、聚合氯化鐵等。
  • 有機(jī)陽離子型聚合物：聚胺、聚亞烷基等。
• 效果對(duì)比：無機(jī)高分子鹽脫色效率高于低分子金屬鹽；陽離子型高聚物脫色效果優(yōu)于非離子型和陰離子型聚合物。
• 關(guān)鍵因素：選擇合適混凝劑至關(guān)重要。pH值、金屬離子（混凝劑）濃度對(duì)混凝過程關(guān)鍵，混合速率、時(shí)機(jī)、溫度和時(shí)間也影響脫色率，合理優(yōu)化參數(shù)可提高效率。
• 局限性：產(chǎn)生大量污泥，對(duì)高溶解度染料廢水脫色效果差，脫色率隨染料濃度和溶解度升高而下降；新型復(fù)雜結(jié)構(gòu)染料分子對(duì)混凝劑選擇提出挑戰(zhàn)。

零價(jià)金屬還原法

• 關(guān)注起源：上世紀(jì)九十年代起，人們關(guān)注到零價(jià)金屬凈化水體作用顯著。
• 零價(jià)鐵（ZVI）：
  • 特點(diǎn)：制備成本低、降解活性好、環(huán)境友好，備受關(guān)注。還原標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)為 -0.44 eV，能與氧化性污染物（如重金屬離子、As(V)、染料等）反應(yīng)凈化水體。
  • 對(duì)偶氮染料降解：二十年前已有諸多報(bào)道。Sangkil Nam和Paul G. Tratnyek用粒徑468 - 938μm球形鐵粉處理九種偶氮染料水溶液，有快速褪色效果，通過失去電子將N=N還原為胺類物質(zhì)褪色。
• 改進(jìn)措施：
  • 納米零價(jià)鐵：比表面積大，增加反應(yīng)活性位點(diǎn)，提高還原能力，但存在易團(tuán)聚、分離困難、穩(wěn)定性差等問題。負(fù)載在多孔載體（如有序介孔硅、活性炭等）上可解決，膨潤土負(fù)載的納米零價(jià)鐵能在30min內(nèi)使100mg/L甲基橙溶液完全褪色。
  • 雙金屬零價(jià)鐵：引入第二種金屬元素（如鉑、銅等）制備，對(duì)有機(jī)污染物有良好還原降解能力。第二相金屬在還原反應(yīng)中作為析氫催化劑或活潑電子供體，提高還原速率，雙金屬顆粒能提高反應(yīng)速率、減緩腐蝕產(chǎn)物沉積。
• 局限性：僅對(duì)氧化性污染物有效，在染料廢水中僅對(duì)偶氮廢水有效。
• 聯(lián)用途徑：零價(jià)鐵富含鐵元素，反應(yīng)中釋放Fe2?，是良好Fenton催化劑，與Fenton反應(yīng)聯(lián)用可提高處理能力。Barreto-Rodrigues等人研究其對(duì)2,4,6 - 三硝基甲苯（TNT）工業(yè)廢水降解，能100%除去TNT分子和有機(jī)氮，除去95.4%化學(xué)需氧量；Fu等人用基于零價(jià)鐵和雙氧水的高級(jí)氧化法處理酸性紅73偶氮染料溶液，30min內(nèi)酸性紅73去除率96.8%，COD去除率約27%。

非晶合金

• 關(guān)注情況：近十年研究表明，非晶合金性能優(yōu)異，較晶態(tài)零價(jià)金屬更好，備受關(guān)注。
• 優(yōu)勢(shì)：經(jīng)球磨制得的FeSiB非晶粉末對(duì)直接藍(lán)6還原降解效率比商用鐵粉高200倍；鐵基非晶循環(huán)使用35次仍保持良好穩(wěn)定性，是技術(shù)領(lǐng)先、綠色環(huán)保的新型催化劑，受國內(nèi)外主流媒體關(guān)注報(bào)道，多家企業(yè)展開研制和中試研究。

高級(jí)氧化法

• 適用范圍：對(duì)有毒、有害、難生物降解有機(jī)污染物（如醫(yī)療廢水、染料廢水等）行之有效。
• 原理：產(chǎn)生強(qiáng)氧化性羥基自由基（·OH），氧化電位極高E?(·OH)/H?O = +2.8 VNHE，能迅速與富電子有機(jī)物反應(yīng)，將有毒有害難降解污染物轉(zhuǎn)化為無毒無害的CO?和水等小分子無機(jī)物凈化水體。
• 應(yīng)用：不僅用于工業(yè)廢水治理，還可除去飲用水中痕量污染物，徹底凈化水體。

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