摘要:综述了二氧化氯在印染废水处理中的应用。结果表明,二氧化氯用于印染废水处理具有工艺简单、操作方便、投资少、效果好等优点。应在我国大力发展二氧化氯的生产并促进其应用。
关键词:二氧化氯 印染废水 应用
1 前言
印染废水是我国目前主要的有害、难处理工业废水之一,主要污染物有染料、浆料、助剂、纤维杂质、油剂、酸碱以及无机盐等。其特点是废水量大、水质复杂、有机物浓度高、难生物降解、色度深、水质变化快而无规律等特点,其中尤以染料的污染最为严重。其残存的染料组分即使浓度很低,也会造成水体透光率降低,导致生态环境的破坏。
目前国内处理印染废水多以生化法为主,有些也辅以化学法,但普遍存在处理投资费用大、运行成本高、处理效果不佳、色度去除困难等缺点。在此基础上,采用物理和化学处理法的研究也比较多[1]。通过混凝沉淀[2]、化学氧化[3]、吸附[4、5]及膜技术[6]等均可去除一定的cod和色度,其中氧化法对去除色度最为明显。但由于氧化副产物(如有机卤代物和环氧化合物)或者运行费用等问题使氯和臭氧的使用受到了限制。二氧化氯作为一种具有强氧化性和氧化过程中很少有有机卤代物产生的氧化剂[7],在水处理的氧化消毒及造纸、纸浆工业的漂白等行业已经广泛使用。近年来人们对新型氧化剂clo2在处理废水方面进行了研究,并有用clo2直接处理印染废水的报导。本文对二氧化氯在印染废水处理中的应用研究的现状、作用机理及发展趋势作一综述和探讨。
2 clo2的性质及其脱色机理
2.1 clo2的性质
clo2是一种类氯性气体,溶于水后随浓度的提高颜色由黄绿色变为橙红色。在20℃、大气压力下,水中二氧化氯的质量浓度为70mg/l。二氧化氯气体在室温条件下可压缩为液态,密度为214kg/l,沸点11℃,熔点-59℃。clo2极不稳定,易挥发,易分解,一般需将clo2先制成稳定性水溶液,在使用现场再配以酸性活化剂后使用或采取clo2发生器现场发生直接投加。用于饮水和污水处理时,二氧化氯以溶液形式使用。
2.2 clo2的脱色机理
clo2处理印染废水主要是氧化破坏染料的发色基团和助色基团,达到显著的脱色效果。在一定条件下,二氧化氯可与dpd(n,n-二乙基对苯二胺),甲酚红(邻甲酚磺酞),氯酚红(二氯磺酞),酸性靛蓝(5,5-靛蓝二磺酸盐或靛蓝三磺盐),丽丝胺绿b(芳甲烷染料),罗丹明b(四乙基罗丹明)和亚甲蓝等显色剂发生脱色反应。酸性靛蓝在ph<4时,可以与氧化剂二氧化氯发生断键反应,而生成稳定化合物靛红c8h5no2。二氧化氯除与酸性靛蓝等染料发生反应外,还与许多直接染料和活性染料反应,而使染料褪色。利用二氧化氯的这一性质,可将二氧化氯用于处理印染废水。目前,利用二氧化氯来处理印染废水已得到一定的进展,尤其在脱色方面去除率高,因而是具有广阔的推广应用前景的。
3 二氧化氯在印染废水处理中的应用
3.1 直接处理印染废水
王福祥等人[8]曾在南京市大厂区麒麟华洋印染公司进行试验,通过用二氧化氯处理印染废水,脱色率和cod去除率分别达到9715%和8013%,处理后的废水指标完全符合国家排放标准。
林大建[9]利用二氧化氯作为强氧化剂对漂染废水中的有机物进行氧化分解,试验结果表明:对c0d的去除率>78%,对色度的去除率>95%,水的循环利用率可达72%。
邓丽等人[10]利用clo2进行印染废水的脱色试验结果表明:2种活性染料(活性艳红x-3b、活性艳红k-2bp)的模拟废水均极易被clo2氧化脱色,当染料与二氧化氯的质量浓度比为1∶0124时,两种活性染料的脱色率均可超过90%;在二氧化氯的量足够时,脱色率与染料的初始浓度基本上没有关系;活性艳红x-3b的脱色率随ph的变化增幅较小,而活性艳红k-2bp的脱色率随ph的变化增幅很大,ph在7～10这一范围脱色率最高;二氧化氯与染料之间的反应速度较快,反应15min可基本完成;温度对活性艳红x-3b影响不大,但对活性艳红k-2bp的脱色反应有较大的影响。
于德爽[11]根据某精细化工有限公司染料废水处理的生产性实验研究,提出了采用二氧化氯氧化去除染料废水中苯胺类物质的方法。运行结果表明:当污水中苯胺浓度≥50mg/l时,容易引起活性污泥中毒;当污水中苯胺浓度≤50mg/l时时,采用二氧化氯氧化法可以使出水苯胺浓度降至2mg/l以下,去除率达到95%左右。李益林用二氧化氯直接氧化处理含疏水性染料的印染度水(cod36omg/l、色度256倍),经pe精密过滤器过滤,出水水质为cod64mg/l、色度4倍[12]。
某纯棉色织布厂废水,含有硫化、士林、分散染料,ph=8～12,色度=256倍,cod=360mg/l;每吨废水中投加25gclo2,接触反应30min,采用水射气混合,再经pe过滤器精密过滤,出水cod降到64mg/l,色度为4倍[13]。
赵茂俊等人利用自制高纯二氧化氯对两种常用且结构具有代表性的活性艳红k-2g和分散蓝2bln料染,进行氧化脱色研究,作了温度,ph值,二氧化氯用量等条件试验,并用实际印染废水进行了实验,取得了良好的效果。在室温时,t=5～7min,ph值偏碱性条件下,单一染料溶液及混合染料溶液的脱色率均达到90%以上,实际印染废水的脱色也在90%左右。ph值、温度和clo2用量等多种因素对脱色率均有一定的影响:ph值越高,染料脱色率越高。clo2用量存在一最佳值,与活性艳红k-2g及分散蓝2bln染料的最佳摩尔比分别为40及20左右。clo2耗量随染料起始浓度的增大而增加(脱色率相同时)[14]。
张春辉等[15]使用二氧化氯对染料和印染废水脱色进行了研究,结果表明:二氧化氯对其有很好的脱色效果,当原水cod为1592mg/l、色度为781倍的废水在不调节ph的情况下(原水ph=716),经75mg/l剂量二氧化氯处理4h后,cod去除率为6814%,色度去除率可达94%以上,水样几乎无色。试验还发现,ph值对clo2的氧化脱色影响较大,在酸性条件下有很好的脱色效果。印染废水多为碱性,直接用clo2进行脱色是不利的,需先调节废水的ph值,这是将二氧化氯用于脱色时必须考虑到的不利因素。
3.2 与其他工艺联用
由于印染废水中不仅含有染料,而且含有大量染色助剂和洗涤剂等难降解物质。clo2作为一种氧化剂,虽然可有效地氧化染料分子中的发色团,脱色效果显著,但对于废水中的染料如淀粉、海藻酸钠、聚乙烯醇、梭甲基纤维素等去除效果很差。因此clo2氧化法通常需与混凝、气浮、吸附、过滤和生化法等组合使用才能达到处理标准。
江苏天伦染织实业公司及靖江市第三纺织厂[16]采用混凝—二氧化氯组合法处理印染废水,去除率色度为95%,cod为8215%～8317%,bod为96%,ss为6712%～7515%,s2-为8615%～9813%,可见出水水质色度去除率高,无返色现象,cod等指标能达国家gb8978—88排放标准。整个工艺设备简单、动力能耗少、操作管理方便、工程造价低,收效快,值得推广。贺启环[17]对经微电解预处理后的酸性大红染料配制废水进行二氧化氯催化氧化实验,结果表明:当废水c0d=3400mg/l左右,ph=4,氧化反应时间为45min,clo2投加量为750mg/l,在催化剂作用下,c0d平均去除率达到88%左右,而单一的clo2氧化,其cod平均去除率仅为28%左右。王九思等[18]采用clo2氧化———间歇式活性污泥法处理印染废水的试验结果表明:clo2氧化脱色效果明显,当clo2用量为50mg/l时,脱色率可达
85%以上,cod去除率在75%以上,且二者随clo2的用量增加而增大。clo2氧化脱色率受ph的影响很小,完全可以适应在较宽ph范围内的处理要求。染料废水经clo2氧化—间歇式活性污泥法处理后,出水水质符合gb8978-88《污水综合排放标准》中的一级标准。
4 结束语
综上所述,采用clo2处理印染废水,具有设备简单、投资少、能耗小、操作管理方便,出水水质好等优点,能收到良好的社会效益和环境效益,具有广阔的推广应用前景。