活性炭在印染廢水中的應用與研究現(xiàn)狀

1、印染廢水的來源及特點

染整工藝的廢水叫染整廢水，俗稱印染廢水。印染工藝廢水水量大、水質復雜、水量變化大，所以處理有一定的難度，特別是它的顏色經(jīng)常引起群眾敏感。印染廢水污染處理是紡織行業(yè)環(huán)保工作的要點。染整廢水實際是一大類。

按纖維材料可分為毛、棉、絲綢、麻、化學纖維和混紡纖維；

按染料可分為直接染料、活性染料、還原染料、硫化染料、偶氮染料、酸性染料和陽離子染料等；

按纖維及織物形態(tài)可分為紗、散毛染色，成衣染色，苧麻紡織染色，絲綢、絹染色，針織染色、線帶染色和巾被染色等。

不同纖維、不同染料，廢水性質不同，治理方法也不同。

印染廢水主要來自于染整工段，包括退漿、煮練、漂白、絲光、染色、印花和整理等。織造工段廢水排放較少。

染整廢水是有機廢水，其污染物主要來自纖維材料染整過程中使用的染料、化學藥劑�；瘜W纖維含雜質較少，而天然棉纖維、毛、麻、絲均含有一定的雜質，羊毛含雜質較多。

表1染整工業(yè)廢水主要來源

由表1可知，印染廢水的BOD5， CODcr，色度是其特征有機污染指標。根據(jù)印染廢水的特點，活性炭吸附法是印染廢水處理的主要工藝。

2、活性炭處理印染廢水國內(nèi)外研究與應用現(xiàn)狀

2.1活性炭處理印染廢水國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

活性炭吸附劑是由動物性炭、木炭、煤炭、瀝青炭等含炭為主的物質經(jīng)高溫炭化和活化而成�；钚蕴烤哂泻艽蟮谋缺砻娣e，是一種優(yōu)良的吸附劑，在水處理工業(yè)中廣泛應用，至今仍是廢水脫色的較好吸附劑。近年來，國內(nèi)外都進行了很多的研究工作。

目前，國外的活性炭吸附多用于三級處理。該方法對處理水中的溶解性有機物非常有效。國外學者研究活性炭對印染廢水的處理，結果表明，活性炭對水溶性染料的吸附率、BOD去除率、COD去除率分別達到93%、92%和63%，活性炭吸附COD能達到500mg/g。如果對污水先進行曝氣，則會加快吸附速率。但如果廢水BOD5＞200mg/L，采取這種方法則是不經(jīng)濟的。用顆粒活性炭深度處理經(jīng)生物氧化后的印染廢水，在pH值＜7時，COD、TOC的去除率大大提高。如果活性炭和O3氧化體系結合使用效果更好，COD由原液的224mg/L降到131mg/L，TOC從58mgL降到了42mgL，色度去除完全。

雖然活性炭的吸附效果很好，但它一般只適用濃度較低的廢水和深度廢水處理。對于染色廢水，顆粒狀活性炭只能吸附水中可溶性染料（如：陽離子染料、酸性染料、活性染料等），而對懸浮狀不溶性染料的去除效果則很差，加之活性炭再生費用較高，使活性炭吸附法的應用受到限制。

2.2活性炭吸附法處理印染廢水的應用

1）溶劑萃取-活性炭吸附法處理DMF廢水

N，N-二甲基甲酰胺（DMF）是一種常用的化工溶劑，被廣泛應用于聚氨酯合成革工業(yè)及醫(yī)藥、農(nóng)藥等行業(yè)。由于DMF在制革生產(chǎn)中被大量用作溶劑使用，生產(chǎn)所排放的廢水中含有較高濃度的DMF。

處理DMF廢水的方法有活性炭吸附—二氯甲烷再生法、化學水解法和生化法�；瘜W水解法與生化法都只是破壞DMF而沒有回收DMF，處理成本較高，尤其不適用于處理較高濃度的DMF廢水。對于高濃度DMF（近100gL）的制革廢水，目前工廠大多采用直接精餾處理，分離DMF與水，回收的DMF回用于生產(chǎn)。但該法能耗較高，當廢水中DMF濃度較低（如＜50g/L）時，回收成本將大幅度增加。

凊華大學核能技術設計研究院采用溶劑萃取—活性炭吸附法，處理制革廠的高濃度DMF廢水（DMF質量濃度為93.4g/L），用三氯甲烷（CHCl3）萃取廢水中的DMF，萃取液經(jīng)精餾分離回收DMF和萃取劑。研究了CHCl3對DMF的萃取效果、活性炭對萃余液的動態(tài)吸附性能、用溶劑CHCl2再生活性炭的效果和反復再生后活性炭的吸附效能。

結果表明，用CHCl3 5級逆液萃取后，萃余液中的DMF降到1.33g/L，萃取率達96.8%。萃取液經(jīng)精餾分離回收CHCl3和DMF。萃余液經(jīng)活性炭吸附后COD可降到100mg/L以下。精餾過程的能耗及設備投資大大降低，全過程的總投資與老方法相當，而成本降低50%左右。經(jīng)CHCl3萃取后的制革廢水用活性炭吸附法深度凈化處理，出水達國家排放標準。飽和活性炭經(jīng)CH2Cl2洗脫、160℃空氣活化后，其吸附性能和數(shù)量基本不變，可反復使用。

2）活性炭吸附法處理染料廢水

紡織工業(yè)的發(fā)展帶動了染料生產(chǎn)的發(fā)展。調查表明，全世界每年生產(chǎn)的染料超過70萬t，其中的2%直接進入水體以廢水的形式排出，10%在隨后的紡織染色過程中損失。染料廢水成分復雜、水質變化大、色度深、濃度大，處理困難。染料廢水的處理方法很多，主要有氧化、吸附、膜分離絮凝和生物降解等。這些方法各有優(yōu)缺點，其中吸附法是利用吸附劑對廢水中污染物的吸附作用去除污染物；吸附劑是多孔性物質，具有很大的比表面積；活性炭是目前較有效的吸附劑之一，能有效地去除廢水的色度和COD。

活性炭處理染料廢水在國內(nèi)外都有研究，但大多數(shù)是和其他工藝耦合，其中活性炭吸附多用于深度處理或將活性炭作為載體和催化劑，單獨使用活性炭處理較高濃度染料廢水的研究很少。

活性炭對染料廢水有良好的脫色效果。酸性品紅廢水的脫色較容易，堿性品紅廢水次之，活性黑B133廢水較難。染料廢水的脫色率隨溫度的升高而增加，pH值對染料廢水的脫色效果沒有太大的影響。在較佳的吸附工藝條件下，酸性品紅堿性品紅和活性黑B133染料廢水的脫色率均超過97%，出水的色度稀釋倍數(shù)不＞50倍，COD＜50mg/L，達到國家排放標準。

考慮到分離出的活性炭仍具有部分吸附能力，而且活性炭價格貴。因此，可以利用活性炭處理染料廢水使其達到較低的中間濃度，然后再用新的活性炭使處于中間濃度的染料廢水達到排放標準，以便減小成本。

3、活性炭處理印染廢水的展望

近斷，人們發(fā)現(xiàn)活性炭不僅有吸附特性，同時表現(xiàn)出催化特性，由此而發(fā)展起來的催化氧化法日益受到重視，其研究也在不斷深化。為了提高處理效率，從研究催化氧化機理出發(fā)，改變活性炭的表面結構，提高活性炭的能力，尋找理想的吸附劑。

活性炭吸附法是一種有效的分離方法，且設備簡單、操作方便、凈化率高和能耗低等優(yōu)點。但是由于活性炭材料常常以粉末狀、顆粒狀存在，其在廢水中的穩(wěn)定性能較低，在實際應用中，易隨廢水的流動而有部分流失，大大增加了活性炭的消耗。為了增加它的穩(wěn)定性以及減少活性炭的消耗量，我們應考慮用一種載體將活性炭包埋其中，制作成新型的吸附劑，使活性炭與廢水更穩(wěn)定、更充分地接觸。

色度廢水的脫色是急待解決的難題，因此對色度廢水脫色的研究具有現(xiàn)實意義。我們認為，考慮到分離出的活性炭仍具有部分吸附能力，而且活性炭價格貴，因此，可以利用這些活性炭處理色度廢水，使其達到較低的中間濃度，然后再用新的活性炭使處于中間濃度的色度廢水達到排放標準，以便減少成本。希望為今后活性炭吸附技術提供一個新的思路。

活性炭如果用過一次就舍棄，其吸附的有害物質就會引起二次污染，也浪費活性炭資源，增加操作費用。因此，活性炭的再生從經(jīng)濟、環(huán)境保護角度來看是很有必要的。目前，活性炭的再生存在一定的局限性，限制了活性炭的應用。如果再生問題取得解決，活性炭在處理色度廢水中的應用會更加廣泛。