染料废水的处理技术（精选8篇）
题 目：
染料废水的处理技术 院 系：
材料工程院 专 业： 精细化学品生产技术 班 级： 11级精化班 姓 名： 徐兴旺 学 号： 110303219
年 11 月日
2013 07
目录
摘要
……………………………………………………………3 1前言 ……………………………………………………………3 2 物理化学法 ……………………………………………………3 2.1吸附法 ……………………………………………………3 2.1.1 活性炭吸附 ……………………………………………4 2.1.2 树脂吸附法 …………………………………………4 2.1.3 矿物、废弃物 …………………………………………4 2.1.4 矿物吸附 …………………………………………5 2.2 膜分离技术 …………………………………………………6 2.3 萃取法 ……………………………………………………7 3 化学法 ……………………………………………………8
3.1 Fenton法 …………………………………………………8 3.2 光催化氧化法 ………………………………………………8
3.3 电化学氧化法 ……………………………………………9 3.4 超声波降解技术
…………………………………………10 4 生物法 ………………………………………………11 4.1微生物处理法……………………………………………………11 4.2好氧法 ………………………………………………………12 4.2厌氧法 ………………………………………………………12 5 其他方法 ……………………………………………………14 5.1辐射法 ………………………………………………………14
１
6存在问题及展望……………………………………………………15 7结论 …………………………………………………………16 8参考文献 ………………………………………………………17
２
染料废水处理技术
徐兴旺
（芜湖职业技术学院 安徽 芜湖 241000）
【摘要】 介绍了染料废水的处理现状,目前国内外主要的处理方法有物化法(常用的有吸附法、混凝法、膜技术 萃取法等)、化学法(如Fenton法 氧化法、电解法 超声波降解技术等)、生物法（微生物处理法、好氧法、厌氧法）和其它方法,介绍了各种工艺方法处理染料废水的实例并指出了各方法的优缺点和技术的关键,最后对今后染料废水处理技术的发展进行了展望。
【关键词】 染料废水； 物化法； 化学法； 生物法；
1.前言 随染料和印染工业的迅速发展,每年要向水体环境排放大量含染料的工业废水,此类废水色度深、有机污染物含量高、组分复杂、水质变化和生物毒性大、难生物降解,且染料抗光解、抗氧化性强,用常规的方法难以治理,给环境带来了严重污染[1]。近年染料废水的物理化学处理。2.物理化学法 2.1.吸附法
在物理化学法中应用最多的是吸附法。吸附法是利用吸附剂表面的活性,将分子态的污染物浓集于其表面而达到去除目的,目前主要采用活性炭吸附法。近年来,活性炭纤维用于对废水中染料的吸附研究取得了一定成果。ClO2氧化与活性炭吸附相结合处理印染废水,与单独用ClO2氧化或活性炭吸附处理相比,COD去除率和脱色率均有较大提高。粉煤灰由于来源广泛,价格低廉,因而在印染废水处理方面有较大
３ 的潜力。阎存仙[2]研究了粉煤灰对活性染料、酸性染料、阳离子染料等废水的吸附脱色能力。Qodah采用页岩油灰处理活性染料废水,效果良好。吸附法处理染料废水具有投资少、周期短等特点,适用于规模较小的企业,但应对吸附染料后的吸附剂再生及废吸附剂的后处理引起重视,以减少二次污染。2.1.1活性炭吸附法
活性炭作为一种优良的吸附剂已经广泛地用于染料废水的脱色，活性炭能去除各种染料的颜色，处理效果取决于活性炭的类型和染料废水的特性，增大活性炭用量可提高吸附率。活性炭价格较高，使它的应用受到限制，使用后的活性炭需要再生，再生的方法有高温和解吸液处理两种，再生会导致活性炭 10~15%的损失。2.1.2树脂吸附法 世纪后期,随着结构改良的离子交换树脂、吸附树脂和复合功能树脂的成功研制，树脂吸附法被广泛应用于化工废水的治理与资源化。但是在染料废水处理方面的研究和应用相对不是很多，有人针对染料废水合成出具有不同物理化学特性的树脂来处理该类废水，并取得了较好的处理效果。一般染料废水中都含有比较多的无机盐，而盐类对树脂的吸附有一定的影响。Silke Karcher等研究了硫酸盐，碳酸盐，磷酸盐等无机盐对吸附的影响。研究发现，硫酸盐对吸附的抑制很弱，碳酸盐对吸附的抑制中等，磷酸氢根离子的存在对吸附有着强烈的抑制作用，目前对此还没有合理的解释。2.1.3 矿物、废弃物吸附法
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自然界中的很多物质具有多孔结构，有良好的吸附性能，可用来处理染料废水。天然矿物主要包括各种黏土，矿石，煤炭等，一般储量都比较丰富，我国矿渣，炉渣，煤渣，粉煤灰等废物量也很多，成本更为低廉，因此这些无机吸附剂的应用前景比较广阔。曾秀琼用改性的天然膨润土吸附活性艳红X-3B，并与活性炭进行比较。结果表明，两者对废水的脱色率都在90%以上。Konduru R.Ramakrishna等将泥煤、钢渣、膨润土、粉煤灰等无机吸附剂和活性炭对染料的吸附性能进行了比较，试验结果表明，钢渣、粉煤灰对酸性染料以及泥煤、膨润土对碱性染料的吸附效果可以和活性炭相媲美，而这四种吸附剂对分散染料的吸附效果都优于活性炭，这一结果为低成本的吸附剂走向工业化应用提供了科学依据。很多科学家对一些天然的原料和农业精制炭进行了进一步处理，并研究了这些物质的吸附行为，其中桉树皮、稻壳、竹子、麦杆、椰子壳、野草、木薯皮、花生壳、李子核、棕榈果等天然炭纤维经过处理后对染料都有很好的吸附效果。但是这些吸附剂吸附饱和后如何处置是有待解决的难点。找到一种行之有效的吸附剂可以更好的处理染料废水。2.1.4 矿物吸附
天然矿物如黏土.矿石等在全球储量丰富,应用前景广阔,常用作吸附剂的天然矿物主要有膨润土、蒙脱石、海泡石、海绵铁、凹凸棒石等（表1）。由于各类矿石具有较高的吸附性能而被广泛地应用于印染废水治理。
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Vimonses等研究比较了膨润土、高岭土及沸石对刚果红的吸附效果。研究考察了吸附剂的投加量、染料浓度、初始PH及反应温度对吸附过程的影响。结果表明，高岭土对染料的吸附等温曲线符合Langmuir等温模型，而高岭土和沸石则符合Freundlich模型。三种吸附剂对染料的吸附均遵循假二级吸附方程。粒子内部扩散研究表明，吸附速率不单由扩散步骤控制。进一步的热力学研究还表明“这三类矿物对于染料的吸附是放热的、自发的过程。钠基膨润土表现出了最好的吸附性能，高岭土次之。该研究为难降解染料的处理提供了更为经济的吸附剂选择。研究者们对天然矿石的结构稍加改性，即可提高矿石材对于染料废水处理的吸附性能。对天然矿物的改性成为新型吸附剂开发的研究热点。2.2 膜分离技术
膜分离技术用于印染废水处理具有能耗低、工艺简单、不污染环境等特点。冯冰凌等[3]采用壳聚糖超滤膜处理印染废水,COD去除率可达80%左右,脱色率超过95%。吴开芬[4]则利用超滤法处理含靛蓝废水，６
可使染料的浓溶液直接回用,透过液可作为中性水再利用。郭明远等[5]自制了醋酸纤维素(CA)纳滤膜,结果表明,CA纳滤膜可用于活性染料印染废水的处理和染料回收。活性炭填充共混的改性壳聚糖超滤膜,经适当交联后用于酸性红染料废水的分离脱色,最大脱色截留率达98.8%[6]。Soma等[7]采用氧化铝微滤膜,对不溶性染料废水,膜的截留率高达98%。但是膜分离技术由于浓差极化、膜污染及膜的价格较贵,更换频率较快,使处理成本较高,从而严重阻碍了膜分离技术的更大规模的工业应用。2.3萃取法
萃取实质是采用与水不互溶但能很好溶解污染物的萃取剂，使其与废水充分混合触 后，利用污染物在水和溶剂中不同的分配比分离和提取污染物，从而净化废水。萃取法处理染料废水是利用不溶或难溶于水的溶剂将染料分子从水中萃取出来。常用的萃取法有溶液萃取、电泳萃取、液膜法等。Pandit等采 用可逆胶囊液-液萃取方法，通过把有机染料(有机相)与水相分离而使废水得到处理。他们的研究表明，在阳离子十六烷基三甲基溴胺表面活性剂存在下，阴离子甲基橙从水中得到有效地分离；在阴离子十二烷基苯硫酸盐表面活性剂存 在下，戊基乙醇作为萃取溶剂，阳离子亚甲基蓝也得到有效分离。陈敬润等以天然植物油为膜液，含聚四氟乙烯涂层的聚丙烯平板膜(PPsT)作为支撑膜，研究了支撑液膜（SLM）系统去除和回收水溶液中分散染料阳离子红4G的性能 及影响因素，在最佳条件下，100 mg/L的染料溶液其去除率达到94.1%。近年来液膜技术发展较快，利用
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液膜技术萃取含染料废水中的染料物质，具有明显的经济效益和环境效益。3.化学法 3.1 Fenton法
用Fenton试剂对含染料废水进行混凝前的预处理,脱色率可达96.77%,而直接混凝法脱色率仅为10%～30%。随着人们对Fenton工艺研究的深入,近年来又把紫外光(UV)、草酸盐引入Fenton工艺中,使Fenton工艺的氧化能力大大增强。Pigllatello[8]研究表明,当用少量紫外光的可见光照射时降解作用明显增强,降解时间缩短。Fenton试剂作为一种强氧化剂处理水中有机污染物反应条件温和,设备简单,但处理成本高。在处理毒性大、一般氧化剂难氧化或生物难降解的有机废水方面,与其他方法如与混凝沉降法、活性炭法、生物法等联用,可降低处理成本,拓宽Fenton试剂的应用范围。3.2 光催化氧化法
光催化氧化法具有明显的节能高效、污染物降解彻底等特点,常用的催化剂有二氧化钛、过氧化氢、草酸铁等无机试剂。以载铂二氧化钛半导体为催化剂,对3B艳红的光催化降解研究表明,过氧化氢对3B艳红的载铂二氧化钛光催化降解具有明显的助催化作用,脱色率和COD去除率分别为97.9%和92.3%[9]。Fe3+及其络合物在近紫外及可见光区有强的配体,能催化或充当光化学反应的媒介,紫外光照射下草酸铁/过氧化氢复合体系对染料活性艳红X-3B水溶液脱色和降低COD有明显效果,处理24min后,脱色率达90%以上,COD去除率为33%～
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70%[10]。利用太阳能进行光催化氧化有机染料技术,在节约能源、维持生态平衡、实现可持续发展等方面具有突出的优点。程沧沧等[11]采用TiO2-Fe3+体系,太阳光照射0.5h,浓度25mg/L,直接耐酸大红4BS染料分子降解率达85%。在探索光催化技术的过程中,光催化还出现了一个新的发展方向———电化学辅助光催化降解技术即光电催化。利用光透电极和纳米结构TiO2作为工作电极和光催化剂,采用光电催化法对水中染料进行电解,发现光电催化降解对三种染料———品红、铬蓝K、铬黑T溶液的降解效果最好[12]。
光催化氧化技术在染料废水处理领域的应用具有良好的市场前景和经济效益,但该领域的研究还存在诸多问题,如寻求更高效的催化剂,反应机理和动力学尚需进一步研究,催化剂的分离与回收,低能高效的能源等。以上问题的解决,将会推动染料废水处理的光催化降解技术的工业化进程。3.3 电化学氧化法
近年来电化学水处理技术得到了改进,在传统电化学法的基础上增加了氧化、催化氧化或光催化氧化作用,有效地突破了微电解技术的局限。王慧等[13]采用电化学法处理含盐染料废水,研究发现,电解过程中余氯的产生对色度和COD的去除有决定性作用,电解60min,色度和COD的去除率分别可达85%和99.8%。利用活性炭和氢氧化铁组成的复合催化剂,采用电催化法对染料废水进行处理,结果表明,在电压10V、电流0.1A、电解时间1.5h条件下,COD去除率达87.5%～90%,脱色率达99%～100%[14]。章婷曦等[15]采用内电解—催化氧化—氧化塘
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法处理染料废水,COD和色度的去除率都在95%以上。祁梦兰等[16]采用微电解—催化氧化—飞灰吸附组合工艺处理活性染料生产废水,COD去除率达95%以上,脱色率达99.9%。电催化氧化技术走向实用化的关键是研究出具有高效催化性能的电极材料,提高电极材料的催化性能,提高电流效率、弱电极极化以降低能耗是今后的主攻方向。将电催化氧化与脉冲电源结合起来,改变电极结构,达到提高处理效果和节能的目的,将是电催化氧化投入工业应用的努力方向。3.4 超声波降解技术
超声波是指频率高于20kHz的声波,当一定强度的超声波通过媒体时,会产生一系列的物理化学效应。超声波降解水体中有机污染物是一种新型水处理技术,简便、有效。祁梦兰等[17]采用声化学氧化法对靛蓝染料废水做预处理,可使生物难降解的染料废水可生化性BOD/COD值由0.21～0.23提高到0.44～0.51。刘静[18]用超声波—电解法处理活性紫染料废水研究表明,超声波与微电场的协同作用可大大提高水的脱色率。在最佳工艺下,废水经超声波—电解处理60min,色度去除率可以达到99.69%。将超声波应用到二氧化钛光催化降解酸性粒子元青染料反应中,在相同反应时间内降解率为78.5%,而二氧化钛光催化降解率为65.0%[19]。王晓宇等[20]采用超声波与紫外光协同氧化法处理酸性红B染料废水60min后,脱色率可达99.1%。4生物法
与能耗高、花费大的化学氧化法相比，生物处理方法因其经济性，为众多工业废水处理工艺所青睐。常用的生物处理方法主要包括厌氧生
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物降解和好氧生物降解.在染料废水处理方面”厌氧降解与好氧降解各有其针对性 4.1微生物处理法
近年来，微生物对于染料废水的降研究主要集中在选育和培育出各种优良脱色菌株用于降解和吸附废水中的染料“及采用高效工程菌强化技术等%目前发现能降解染料的微生物种类很多”主要有真菌.细菌和藻类3类(表2)
利用纯菌体系对染料废水的处理，与实际应用于染料废水的处理还有很大差距。常用于实际废水处理的生物工艺主要包括:好氧法、厌氧法及厌氧。4.2好氧法
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对于可生化性较高的染料废水采用好氧法处理YWX6的去除率较高，去除率一般可达80%左右。而现代合成染料废水的可生化性差（BOD/COD<0.2）,一般采用单纯的好氧法难以对COD和色度进行有效的去除。
近年来的研究主要将好氧处理与化法.化学法等方法联用“以期在达标排放的前提下，使处理效率更高效果更好、费用更低。
宓益磊等49采用一种电场和生物耦合的新型技术处理酸性大红GR模拟废水”并与单纯电化学法和好氧生物法进行实验对照。结果表明：反应6h后，电化学法.好氧生物法.电-好氧生物耦合技术对酸性大红GR的去除率分别为15.7% 25.8%和71.2%。耦技术能明显提高酸性大红GR的去除效果，起到强化生物处理的作用。在15mA微电流条件下电-生物技术能克服50mg.L-1酸性大红GR对好氧生物处理的抑制作用“为高浓度难降解染料废水的生物强化处理提供了可能。Liang等采用好氧生物接触氧化与铁/炭微电解耦合工艺对偶氮染料茜素黄进行处理。实验结果表明”当水力停留时间为6h回流比为#和)时“茜素黄最终出水降解率达96.5%，总有机碳去除率分别为69.86%和79.44%铁(微电解对染料的去除起到了促进作用）也为染料废水的处理提供了一种新的方法和选择。4.3厌氧法
由于现代人工合成染料抗光解.抗氧化.抗生物降解的性质，使好氧处理（适于处理生化降解性好的废水）难以满足要求，而厌氧既能去除部分有机物，又能降解结构复杂的有机物，提高其可生化性。
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Brown等早在1983年即通过对水溶性偶氮染料研究厌氧生物降解得出结论:厌氧过程对于脱色过程是非常重要的”尤其是最初的脱色过程。脱色反应是偶氮键的断裂。
Somasiri采用升流式厌氧污泥床，(UASB)反应器对纺织废水进行脱色及还原性,COD去除的研究。结表明，UASB反应器能够去除超过90%的还原型COD,超过92%的色度被脱除。球菌在处理过程中占主导地位。
单纯的厌氧过程对染料废水色度的脱除效果显著;而厌氧过程后，染料多被还原为胺类化合物，胺类对于微生物的毒害作用较大，且废水中有机物也得不到彻底的去除,出水COD较大.5 其他方法
在难降解染料废水处理方面,超临界水氧化技术(SCWO)、低温等离子体化学法也是目前研究较为活跃的新技术。射线辐射法有相当进展,其中射线辐射法可加强后续混凝处理效果,大大提高对阳离子染料的去除效率。5.1 辐射法
微波辐射是辐射法中常用的处理染料废水的方法。微波辐射用于消除有机污染物是 80 年代后兴起的一项新技术，微波位于电磁波谱的红外辐射和无线电波之间，微波仅对液体中的极性分子起作用，能使极性分子产生高速的旋转碰 撞产生热效应，改变体系的热力学函数，降低反应的活化能和分子的化学活性。此外，微波还有非热效应的特性，即在微波场中，剧烈的极性分子振荡，能使 化
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学键断裂，使污染物降解。冯建敏等采用微波辐射技术，建立了酸性黄染料废水的处理工艺，实验结果表明，质量浓度 50mg/L的酸性黄染料废水50mL，活性炭用量 2g，微波辐射功率 800W，处理 7min时，可以得到最佳的废水处理效果。刘宗瑜[20]等为有效处理酸性染料废水，采用在吸附催化剂的存 在下微波辐射技术处理染料废水，并取得了良好的实验结果，对染料废水的去 除率达到96%~98%。辐射法可有效降解染料等其他难生物降解的有机物，且辐射技术和其它技 术有很好的协同作用，与传统的水处理技术相比，辐射技术在常温常压下进行，工艺简单，无二次污染。该技术存在的主要难题是用于产生高能粒子的装置昂 贵、技术要求高，而且该法的能耗大、能量利用率较低；此外为避免辐射对人体的危害，还需要特殊的保护措施。因此该法要投入运行，还需进行大量的研究探索工作。6存在问题及展望
多年来，研究者采用了多种工艺对染行处理研究。但每种处理工艺各有其优缺点和适用范围，如表3所示。目前，染料工业废水处理的突出问题可归结如下：
（1）色度的脱除和复杂难降解有机物的矿化存在技术困难和理论黑箱：根据Wiff氏提出的发色基团理论，要去除染料废水的色度，关键的步骤在于破坏其发色基团的结构；而提高印染废水的可生化性，降低其COD值,则要依靠芳香环的裂解。然而，何种处理技术能够同时解决色度脱除和难降解物质矿化的技术难题；在处理过程
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中，各类污染物又遵循哪种降解（氧化？ 还原？）的规律，是亟待解决的理论问题。
（2）废水排放量巨大，威胁水环境安全：高毒性废水进入水体环境"在水生生物体内富集；经处理染料废水降解产物可能比母体化合物更具生物毒性，染料废水处理究竟应将产物控制在何种状态，也是研究者面临的理论困境。
（3）经济发展水平制约处理技术的推广：从国家发展程度上看，我国尚属发展中国家，染料废水处理的经济性也制约着目前现有染料废水处理技术的推广，亟待提出经济性好的染料废水处理工艺。（4）研究者多关注于将各类处理工艺与污染物组合随机组合，研究缺乏面向污染物分类的系统性工艺研究；即使有研究者关注到按染料结构开发处理技术，也忽略了从三大类应用最广泛的染料（偶氮染料、蒽醌染料及三苯基甲烷类染料）横向加以比较的研究思路。可见，欲实现染料废水的脱色和矿化高效处理，需从染料的微观结构入手，对其降解机制进行分析，并开发出针对性较好的染料 废水处理技术
１５ 结论
目前,含有机染料废水的处理方法较多,在实践中应根据具体条件和要求,合理组合工艺,使处理效率不断提高,并有效降低处理成本;在新技术研究方面,需开发高效、低毒、低能耗、不造成二次污染的水处理技术,特别是光、声、电、磁、无毒药剂氧化、生物氧化等各种手段联用的新型绿色水处理技术。【参考文献】
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关键词：染料废水,电催化氧化,深度处理
染料行业作为我国的传统行业,其产生的废水以具有有机物浓度高、成分复杂、色度高、难降解物质多等特点,成为了水处理领域的一大难题。随着工业废水排放标准的日益提高,企业需要改进原有处理工艺或对生化出水进行深度处理提标改造。目前应用染料废水的深度处理技术主要有物理化学法[1]、氧化法[2]、电化学法等[3]。其中电化学法中的电催化氧化法[4,5,6]以其设备简单、反应速度快、无二次污染、可使难生物降解物质转化为可生化降解物质或者将有机物深度氧化为CO2和H2O,处理高盐废水时无需投加电解质等特点而受到广泛关注。
电催化氧化工艺主要通过直接氧化和间接氧化[7]降解有机物,其中间接氧化是指通过产生具有强氧化性的中间产物(如·OH、HCl O或O3等)使得有机物降解。本研究针对江苏省盐城市某染料废水污水处理厂二沉池出水,使用自制的电催化氧化反应器进行静态和动态处理,对各工艺参数进行实验研究,为实际运行提供理论支撑。
1 实验材料与方法
1.1 实验装置
电催化氧化反应器由厚度为12 mm的CPVC板材焊接而成,尺寸为60 cm×30 cm×40 cm,有效容积为48 L。槽体被分为4个反应槽,串联相通,每个反应槽内有正负电极各1个,其中正极采用Pb O2极板,负极采用不锈钢极板,极板的正对有效面积为20 cm×40 cm,极板间距为10 cm。反应器底部设置曝气穿孔管,曝气强度可以通过压缩空气量控制。计量泵流量为0~0.5 m3/h,电源采用直流稳压电源,电压输出范围为0~150 V,电流输出范围为0~90 A。
1.2 实验材料
中试实验在盐城市某染料废水污水处理厂进行。该污水处理厂污水处理工艺为Fenton氧化+A/O工艺。污水处理厂二沉池出水水质见表1。
mg/L
由表1可以看出,二沉池出水COD、色度较高,无法达到《化学工业主要污染物排放标准》(DB32/939-2006)一级标准。因此采用电催化氧化法对二沉池出水进行深度处理,通过COD和色度两个指标考察废水的处理效果。
1.3 实验方法
检测项目及检测方法:COD采用重铬酸钾法(GB11914-89);色度采用稀释倍数法(GB11903-89);NH3-N采用纳式分光光度法(HJ535-2009);p H值采用PHS-3C p H值测定仪;BOD5采用Oxi Top-S6BOD5测定仪。
2 实验结果与讨论
2.1 槽内电流密度对电催化处理效果的影响
向槽内注入50L压滤出水,初始COD为225 mg/L,色度为150。启动电源,分别在3 m A/cm2、7 m A/cm2、12 m A/cm2电流作用下进行深度处理实验,每隔一定时间取样,测定不同的出水水质,考察电流密度对电催化处理效果的影响。不同电流密度对废水COD、色度去除率的影响见图1、图2。
由图1、图2可以看出,在3种电流密度下,废水COD和色度的去除率呈现出随反应时间增长而逐渐增加并趋于稳定。在相同的反应时间内,电流密度越高,废水的处理效果越好。在0~1.5 h内,废水COD和色度下降迅速,这是由于在反应初期,废水中有机物含量较高,有机物可以快速扩散到电极表面,与电极发生直接氧化和间接氧化反应。随着时间的延长,有机物浓度下降,与·OH自由基、极板接触的频率下降,去除率曲线趋于平缓。电流密度为3 m A/cm2时的废水COD和色度的去除效果明显低于7 m A/cm2和12 m A/cm2时的,这是由于在电催化反应过程中,电流密度和电压成正比关系,电压过小不能形成足够的压差推动电催化反应的进行;电流密度过大则会导致副反应增加,消耗过多能耗。综合考虑,选取最佳电流密度为7 m A/cm2。
2.2 槽内p H值对电催化处理效果的影响
为了考察p H值对电催化处理效果的影响,控制反应条件为:初始COD为225 mg/L,色度为150,计量泵流量为25 L/h,电流密度为7 m A/cm2,水力停留时间为2 h。槽内p H值对电催化处理效果见图3。
由图3可以看出,在电催化过程中,p H值对COD和色度的去除率的影响较为明显,p H值为4~6区间内COD去除率出现峰值,在72%以上;p H值为3~6时,色度的去除率最佳,在82%以上。p H值主要通过影响间接氧化时中间产物的产生速度来影响去除效果。在碱性条件下,电催化产生的H2O2易被分解,导致COD和色度的去除效果差。p H值过低,会导致·OH产生的速率受到抑制,从而影响了对有机物的降解作用。
二沉池出水p H值在7.0~7.5,综合考虑工程的可操作性和运行成本问题,最佳p H值宜控制在5.0~6.0之间,此时COD去除率约73%,色度去除率约84%。
2.3 水力停留时间对污染物去除效果的影响
考察动态实验中水力停留时间(HRT)对COD及色度去除效果的影响。反应条件为:初始COD为225 mg/L,色度为150,p H值为5.0~5.5,电流密度为7 m A/cm2。通过控制计量泵的流量控制水力停留时间,实验结果如图4所示。
COD和色度的去除率逐渐增加并趋于稳定,该曲线趋势和静态实验的曲线趋势相一致。在静态实验中,p H值为7.5时,在电流密度7 m A/cm2条件下处理50 L二沉池出水1 h,COD去除率为60%。动态实验中,对p H值进行了优化,处理相同水量,水力停留时间为1 h时,COD去除率为46%,相比静态实验的结果明显下降,这是由于水力条件发生改变,废水在处理的过程中混合不均匀,传质效率变差。
根据实验结果和实际工程应用成本,水力停留时间宜取2 h,在此最佳条件下,COD去除率达到68%;色度去除率达到80%;电催化出水水质为COD72 mg/L、BOD510 mg/L、色度30、NH3-N 3 mg/L,满足《化学工业主要污染物排放标准》一级标准。
3 结论
(1)静态实验中,电流密度越大,电催化对COD和色度的去除速度越快,反应在进行1.5 h后基本完成。
(2)动态电催化实验中,p H值对COD和色度去除率的影响较为明显,最佳p H值宜控制在5.0~6.0之间。
(3)结合实际工程应用,选择最佳条件为:p H值5.0~6.0,电流密度7 m A/cm2,水力停留时间2 h。此条件下电催化出水满足《化学工业主要污染物排放标准》一级标准,可以达标排放。
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摘要：由于工业废水产生的有机污染物含量高、难处理、而且造成了严重的环境污染，因此，研究一项新型的废水处理技术，成为了当前紧迫任务。而在处理废水技术的新工艺中，大气压下等离子技术有着更高的降解能力。大气压等离子体是一种高能活性粒子的物质，处理效率高，成本低，操作方便，而且不会产生二次污染。我的论文主要研究了等离子体的基本性质，DBD等离子体染料废水处理的设计及其发射光谱的相关研究。
关键词：大气压等离子体；DBD放电；有机染料；发射光谱法
引言
低温等离子体又叫非平衡等离子体体系，低温等离子体又可以根据粒子的温度和热力学状态分为热等离子体和冷等离子体[1-3]。近几年，随着对大气压等离子体的进一步研究，等离子刻蚀、镀膜、臭氧合成、材料表面改性、染料废水处理等方面得到了广泛应用[4-6]。论文研究的是大气压下，介质阻挡放电处理染料废水技术。本文中，研究了等离子体基本性质、DBD等离子体处理有机染料方面以及发射光谱法的相关研究，设计等离子体装置，利用空气为放电气体，通过实验研究验证等离子装置对燃料废水的退色效果，测量了大气压下介质阻挡放电产生的发射光谱并且采用发射光谱对褪色机理进行分析。实验
DBD等离子体氧化有机染料原理：染料废水中的有机物结构稳定，所以溶解性很差，传统的处理技术工艺非常困难，而且降解效果不显著。针对一这问题提出的大气压下等离子等离子处理染料废水装置是通过等离子体放电将空气中的氧气氧化成臭氧，对有机污染物的结构进行破坏从而降解。最终将有机降解为二氧化碳、水和无机盐。
实验装置设计：实验装置设计：为了提高等离子体反应的稳定性，本实验采用了同轴圆筒的设计。上下由聚四氟乙烯做的方形板，用于密封整个实验装置，固定电极和进出水口及进出气口；电极部分，采用半径为10mm，长度为10cm的铜棒作为高压电极，采用循环电解液作为地电极；整体采用外径为50mm，长度为15cm，厚度为1.5mm的石英玻璃管；采用外径为30mm，长度为15cm，厚度为2mm的石英玻璃管作为阻挡介质。在上方的聚四氟乙烯板上面内测的两个进气孔，用来鼓入空气，下方的一个气孔用来排出气体，聚四氟乙烯板上外侧的两个孔一个是用来进电解液，一个是用来导出电解液的，利用水泵达到循环电解液的效果。实验中的染料废水是实验室配置的，取一定量的颜料溶解在水中。所用电源低温等离子体实验电源（CTP-2000 coronalab）输出电压：0～30KV频率选择范围：1KHz～100KHz，气体选用空气。
实验方法：取500ml配置好的染料废水。开启气泵，电源，将空气通过塑胶管吹入等离子体发生装置，再将等离子体尾流通入废液中，每隔30分钟，取等量废液，进行观察。
图1 等时取出的废水样品
2 实验结果与分析
染料废水脱色效果及放电电学参数：在实验过程中，染料废水上出现大量气泡，并伴随着强烈的鱼腥味。经过处理后的废水颜色慢慢变浅，如下图1所示。
介质阻挡放电的功率也是一个重要参数，它涉及到我们处理过程中的能耗问题，但是由于介质阻挡放电的电压、电流的相位严重失调，功率的计算和测量就变得十分困难。对于小于10kHz的低频，而且是理想的正弦波和理想的绝缘介质，可以用公式进行计算。
目前对等离子体的功率只能进行宏观测定，我们利用电压-电荷李莎如图形来确定放电功率。我们用下边的公式计算在一个周期内的放电能量，用Wn表示： ， 其中： ，式（1）的积分结果可以描述为一个周期内电压-电荷的李莎如图形所围的面积即放电的功率，用P表示： 式中： 为输入电压的频率。
2.2 DBD等离子体的发射光谱分析
在本文中，利用Oceanoptic EPP2000光纤光谱仪检测等离子体放电的发射光谱，其主要参数：响应波长为：180-900nm。原子发射光谱法（Atomic Emission Spectrometry，AES），是利用物质在热激发或电激发下，每种元素的原子或离子发射特征光谱来判断物质的组成，而进行元素的定性与定量分析的。
3 结论
本文中设计了新型的DBD等离子体装置、研究了等离子体基本性质、DBD处理有机染料方面以及发射光谱法的相关研究。我们采用了同轴圆筒结构，增加电极之间的反应面积，并采用循环电解液作为外电极，保证了外电极和阻挡介质不会随着反应时间增加而升高，从而稳定了反应功率。上端采用两个进气口保证空气能够均匀参与反应，等离子体尾流也能均匀从出气孔排出，进入到染料废水中。出气管设计得尽量短，避免等离子体尾流在导管中与管壁反应。在出气孔与废水接触的地方采用了均匀散发气体的装置，保证从导管中出来的等离子体尾流能够与废水充分反应。
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[5]PVA-TEPLA[online〕Availableon： 在总结近年来染料废水研究文献的基础上,对化学氧化法处理该类废水的研究进行了概述,并展望了化学氧化法处理染料废水技术的发展前景. 作 者：张丽宏 作者单位：河北省武强县环保局,河北,武强,053300 刊 名：河北化工 英文刊名：HEBEI CHEMICAL ENGINEERING AND INDUSTRY 年，卷(期)：2007 30(10) 分类号：X703 关键词：化学氧化法 染料废水 处理 研究进展 混合染料化工废水的物化-生化联合处理工艺研究 用物化(混凝沉淀)-生化(SBR)工艺联合处理混合染料化工废水.结果表明,混合废水经过预处理、一级物化处理、SBR生化处理以及二级物化处理后,COD、NH3-N和色度去除率均达90%以上,最终出水各项指标均达到国家二级排放标准,证明物化-生化联合工艺是一种处理混合染料化工废水的有效途径.染料废水的处理技术 篇4
染料废水的处理技术 篇5
介绍了近年来国内外对含染料废水处理工艺研究的最新进展,重点报道了以活性炭、树脂、矿物、废弃物和一些新材料为吸附剂吸附处理染料废水的最新研究成果,同时对上述方法处理染料工业废水的机理进行了探讨,并展望了吸附法处理染料废水技术的`发展前景.
作 者：陆朝阳 沈莉莉 张全兴 作者单位：南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室,江苏,南京,210093刊 名：工业水处理 ISTIC PKU英文刊名：INDUSTRIAL WATER TREATMENT年，卷(期)：24(3)分类号：X703.1关键词：吸附 染料废水 吸附材料
1 实验部分
1) 实验仪器。
UV-265型紫外分光光度计、COD-571-1型消解装置、COD-571型化学需氧量分析仪、pH计。
2) 实验药品。
过氧化氢 (质量浓度30%) ;硫酸 (分析纯0.01 mol/L) ;氢氧化钠;甲基橙;亚甲基蓝;硫酸亚铁。
3) 实验方法。
使用甲基橙和亚甲基蓝配制混合液, 模拟染料废水, 使用Fenton试剂对其氧化, 根据实验选取最佳的pH范围, 再分别选取最佳的过氧化氢溶液浓度和二价铁离子浓度, 从而得出Fenton试剂处理染料废水的最佳工艺条件。
2 结果与讨论
2.1 最佳pH范围
在每种样品中 (20 mL) 加入同样量的过氧化氢溶液1 mL (质量浓度30%) , 二价铁离子溶液2 mL (0.004 5 mol/L) 。
结果表明当pH降低时, 去除率显著提高, pH的改变对实验结果影响比较大。实验结果见图1。
2.2 最佳过氧化氢浓度
实验表明加入1.0 mL过氧化氢 (质量浓度30%) , 用紫外测定其吸光度 (见图2) , 废水褪色情况有所改善, 去除率有一定的提高。
2.3 最佳二价铁离子浓度
加入2.0 mL二价铁离子溶液 (0.004 5 mol/L) , 用紫外测定其吸光度 (如图3所示) , 整体褪色改善情况很明显, 去除率可以达到82%, 效果非常好。
以上实验说明对于甲基橙指示液 (0.05mol/L) 20mL, 加0.2% (质量浓度) 亚甲基蓝溶液8mL的混合溶液在pH=3.85时过氧化氢与二价铁离子加入量分别为1mL (质量浓度30%) 和2mL (0.004 5mol/L) 时可以达到最佳效果。
3结语
基于以上研究说明对于浓度不太高的染料废水, 当pH在3～4时, 过氧化氢与二价铁离子加入量分别为1mL (质量浓度30%) 和2mL (0.004 5mol/L) 可以达到最佳效果。为了达到最好的处理效果, 应该分批投加。
摘要：选取Fenton试剂高级氧化工艺, 以甲基橙染料为模型污染物, 通过实验确定其最佳工艺参数 (pH范围、过氧化氢和二价铁离子的最佳投加量) , 实验结果表明:当pH在34, 过氧化氢与二价铁离子加入量分别为1 mL (质量浓度30%) 和2 mL (0.004 5 mol/L) 时可以达到最佳效果。
关键词：Fenton试剂,甲基橙,染料废水
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【关键词】电镀；重金属废水；处理技术
【中图分类号】X703.1
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0030-01
电镀废水的治理在国内外普遍受到重视，研制出许多治理技术、随着电镀工业的快速发展，和环保要求的日益提高，目前，电镀废水治理已开始进入清洁生产工艺、总量控制和循环经济整合阶段。
一、重金属废水常用处理技术的现状
（一） 化学法
从近几十年的国内外电镀废水处理技术发展趋势来看，电镀废水有80％采用化学法处理，化学法处理电镀废水，是目前国内外应用最广泛的电镀废水处理技术，技术上较为成熟、化学法包括沉淀法，氧化还原法，铁氧体法等，是一种传统和应用广泛的处理电镀废水方法，具有投资少，处理成本低，操作简单等特点，适用于各类电镀金属废水处理、但化学法的最大不足之处，是生产用水不能回收利用，浪费水资源且占用场地较大。
1 化学沉淀法
化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法，包括中和沉淀和硫化物沉淀等、该法是一种较为成熟实用的电镀废水处理技术，且处理成本低，便于管理，处理后废水可达标排放。
（1） 中和沉淀法、在含重金属的废水中加入碱进行中和反应，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离、中和沉淀法操作简单，是常用的处理废水方法。
（2） 硫化物沉淀法、加入硫化物使废水中重金属离子生成硫化物沉淀而除去的方法、与中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的优点是：重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低，反应PH值在7-9之间，处理后的废水一般不用中和，处理效果更好、但硫化物沉淀法的缺点是：硫化物沉淀颗粒小，易形成胶体，硫化物沉淀在水中残留，遇酸生成气体，可能造成二次污染。
2 氧化还原法
向废水中投加还原剂将高价重金属离子还原成微毒的低价重金属离子后，再使其碱化成沉淀而分离去除的方法、该法原理简单，操作易于掌握，但存在处理出水水质差，不能回用，处理混合废水时，易造成二次污染，而且通用氧化剂还有供货和毒性的问题尚待解决。
3 铁氧体法
铁氧体法是根据生产铁氧体的原理发展起来的处理方法、该法处理重金属废水，能一次脱除多种金属离子，尤其适用于混合重金属电镀废水的一次性处理，具有设备简单，投资少，操作方便等特点，同时形成的污泥有较高的化学稳定性，容易进行微分离和脱水处理、此法在国内电镀业中应用较广，但在形成铁氧体过程中需要加热（约70℃），能耗高，存在着处理后盐度高，而且不能处理含Hg和络合物废水的缺点。
（二） 蒸发浓缩法
蒸发浓缩法是对电镀废水进行蒸发、使重金属废水得以浓缩，并加以回收利用的一种处理方法，一般适用于处理含铬、铜、银、镍等重金属废水，对含重金属离子浓度低的废水，直接应用蒸发浓缩回收法能耗大，成本高、蒸发浓缩处理重金属废水一般是与其它方法并用，如常压蒸发器与逆流漂洗系统的联合使用处理电镀废水，可实现闭路循环，效果很好、蒸发浓缩法处理电镀重金属废水，工艺成熟简单，不需要化学试剂，无二次污染，可回用水或有价值的重金属，有良好的环境效益和经济效益，但因能耗大，操作费用高，杂质干扰资源回收问题还待研究，使应用受到限制、目前，一般将其作为其它方法的辅助处理手段。
（三） 电解法
电解法是利用金属的电化学性质，在直流电作用下而除去废水中的金属离子，是处理含有高浓度电沉积金属废水的—种有效方法，处理效率高，便于回收利用、但该法缺点是不适用于处理含较低浓度的金属废水，并且电耗大，成本高，一般经浓缩后再电解经济效益较好。
（四） 离子交换法
离子交换法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法，含重金属废水通过交换剂时，交换器上的离子同水中的金属离子进行交换，达到去除水中金属离子的目的、此法操作简单，便捷，残渣稳定，无二次污染，但由于离子交换剂选择性强，制造复杂，成本高，再生剂耗量大，因此在应用上受到很大限制。
（五） 吸附法
吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的
一种方法、传统吸附剂有活性炭，腐植酸、聚糖树脂、碴藻土等、实践证明，使用不同吸附剂的吸附法，不同程度地存在投资大，运行费用高，污泥产生量大等问题，处理后的水难于达标排放。
（六） 膜分离法
膜分离法是利用高分子所具有的选择性进行物质分离的技术，包括电渗析、反渗透、膜萃取等、利用膜分离技术一方面可以回收利用电镀原料，大大降低成本，另一方面可以实现电镀废水零排放或微排放，具有很好的经济和环境效益。
（七） 生物处理技术
生物处理技术是通过生物有机物或其代谢产物与重金属离子的相互作用达到净化废水的目的，具有成本低，环境效益好等优点、由于传统处理方法有成本高、对大流量含低浓度重金属的废水难于处理等缺点，随着重金属毒性微生物的研究进展，生物处理技术日益受到人们的重视，采用生物技术处理电镀金属废水呈发展势头。
1 生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物
进行絮凝沉淀的一种除污方法、所用的微生物絮凝剂是由微生物产生并分泌到细胞外，具有絮凝活性的代谢物，一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成，分子中含有多种官能团，能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀、目前，对重金属有絮凝作用的约有十几个品种，生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2+、Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳定的鳌合物而沉淀下来、微生物絮凝法处理废水具有安全方便、易于实现工业化等特点、具有广泛应用前景。
2 生物吸附法
生物吸附法指利用生物体的化学结构及成分特
性来吸附溶于水中的金属离子，再通过固液分离而去除金属离子的方法、利用胞外聚合物分离金属离子，有些细菌在生长过程中释放的蛋白质，能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而去除、该法具有原料易得、处理成本低等特点。
3 生物化学法
生物化学法是通过微生物处理含重金属废水，将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。
例如：有人利用脱硫肠杆菌（SRV）去除电镀废水中的铜离子，在含铜质量浓度为246.8mg／L的溶液，当PH为4.0时，去除率达99.12％。
二、重金属废水处理技术的展望
随着电镀工业的快速发展和环保要求的日益提高，电镀重金属废水治理已开始进入清洁生产工艺，总量控制和循环经济整合阶段，未来电镀重金属废水处理将突出以几个方面：
（1） 实施循环经济、推行清洁生产，提高电镀物质、资源的转化率和循环利用率，从源头上削减重金属污染物的产生量，同时采用全过程控制，结合废水综合治理，最终实现废水零排放。
（2） 重金属废水的处理技术很多，其中生物技术是具有较大发展潜力的技术，具有成本低、效益高、不造成二次污染等优点，未来将广泛应用于电镀废水的治理工艺。
（3） 综合一体化技术是未来重金属废水处理技术的热点、各种重金属也因其行业和工艺的差异，仅使用一种废水处理方法往往有其局限性，达不到理想的效果、只有综合多种处理技术特点的一体化技术应用，才能达到理想效果。
参考文献
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