【困擾】染料廢水治理太頭痛？別擔(dān)心，技術(shù)大咖來解憂！
文章作者: 宏森環(huán)保
染料廢水中含酸、堿、銅鋅等金屬鹽、硫化堿等還原劑、氯化鈉等氧化劑以及中間體等，還含有色懸浮物(100~500mg/L)和溶解物(3000~16000mg/L)等成分。當(dāng)前，國內(nèi)外處理工業(yè)染料通常技術(shù)主要有廢水吸附法、生物處理法、化學(xué)絮凝法、化學(xué)氧化法和電化學(xué)法等。除這些較為成熟的方法之外，還有一些正被推廣應(yīng)用的如輻照、膜分離等技術(shù)，但由于廢水處理成本、效率的制約，一些新技術(shù)推廣應(yīng)用也有一定的局限性。
四類問題困擾廢水治理
近年來，隨著染料工業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)生態(tài)化的要求，一些研究者對染料廢水研究采用了多種工藝進(jìn)行處理。但每種處理工藝各有其適用范圍與優(yōu)缺點(diǎn)。目前，染料工業(yè)廢水處理的突出問題可歸結(jié)如下：
一是排放廢水量巨大，對水環(huán)境安全威脅嚴(yán)重。
水體環(huán)境一旦流入高毒性廢水，就會富集在水生生物體內(nèi)，經(jīng)處理染料廢水降解產(chǎn)物可能比母體化合物更具生物毒性，染料廢水處理究竟應(yīng)將產(chǎn)物控制在何種狀態(tài)，也是研究者面臨的理論困境和實(shí)際工作的難題所在。
二是存在理論黑箱與技術(shù)困難。
主要表現(xiàn)在復(fù)雜難降解有機(jī)物的礦化以及色度的脫除方面。根據(jù)Wiff氏提出的發(fā)色基團(tuán)理論，破壞染料廢水發(fā)色基團(tuán)結(jié)構(gòu)是色度去除的關(guān)鍵步驟，而COD值的降低、可生化性的提高，則需靠裂解芳香環(huán)。問題是哪種處理技術(shù)能夠同時(shí)解決難降解物質(zhì)礦化與色度脫除的技術(shù)難題，以及在處理過程中，各類污染物又遵循哪種降解的規(guī)律，是亟待解決的理論問題。
三是處理技術(shù)推廣受國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的制約。
在發(fā)展中國家，染料廢水處理要考慮其經(jīng)濟(jì)性，推出經(jīng)濟(jì)性好的染料廢水處理工藝成為當(dāng)務(wù)之急。
四是研究者對各類處理工藝與污染物組合隨機(jī)組合關(guān)注度高，但面向污染物分類的系統(tǒng)性工藝研究較為缺乏。
即使有研究者關(guān)注到按照染料結(jié)構(gòu)開發(fā)處理技術(shù)，也忽視了從偶氮染料、蒽醌染料及三苯基甲烷類染料三大類應(yīng)用最廣泛的染料加以橫向比較的研究思路。
面向未來的解決方案
由于當(dāng)前應(yīng)用于實(shí)際染料廢水處理技術(shù)均難以在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)兩方面滿足染料企業(yè)的需要，所以，新型染料廢水處理技術(shù)的研究開發(fā)成為眾多環(huán)保科技工作者努力的方向。近年來，研究較為活躍的染料廢水處理新技術(shù)主要有：Fenton氧化技術(shù)、光催化技術(shù)、超臨界水氧化技術(shù)、高溫深度氧化技術(shù)、低溫等離子體化學(xué)技術(shù)、超聲波技術(shù)、萃取技術(shù)等。
1.Fenton氧化技術(shù)
目前，對于難生化降解的有機(jī)廢水處理技術(shù)中，F(xiàn)enton氧化法備受人們關(guān)注。Fenton試劑由Fe2++和H2O2組成。Fe2+與H2O2反應(yīng)生成的羥基自由基(˙OH)具有很強(qiáng)的氧化性(僅次于氟)，且無選擇性，能夠氧化打破有機(jī)高分子共軛體系結(jié)構(gòu)，降解持久性難降解染料有機(jī)物，使之成為無色的有機(jī)小分子，從而達(dá)到降解脫色的目的。且Fenton氧化技術(shù)反應(yīng)物易得、操作過程簡單、無須復(fù)雜設(shè)備、費(fèi)用便宜且對環(huán)境友好性等優(yōu)點(diǎn)，決定了其有極大的推廣價(jià)值及廣泛的應(yīng)用前景。對染料廢水中大部分難降解的有機(jī)物，傳統(tǒng)的水處理工藝處理效果不好，而Fenton氧化技術(shù)具有使染料廢水中大部分難降解的有機(jī)物完全降解，且無毒害作用的中間產(chǎn)物形成，使用的催化劑安全、容易獲取等。但該技術(shù)仍存在羥基自由基利用率較低、鐵離子含量高易產(chǎn)生二次污染以及有效pH范圍窄等問題。
2.光催化降解技術(shù)
利用半導(dǎo)體作為催化劑的光催化氧化技術(shù)也大有前景。有研究文獻(xiàn)表明，在光照的條件下，在半導(dǎo)體價(jià)帶產(chǎn)生具有極強(qiáng)氧化性的空穴，將水中OH-和H2O分子氧化成具有強(qiáng)氧化性的˙OH自由基，通過˙OH自由基將難降解的有機(jī)物氧化成為CO2和H2O。常用的催化劑有TiO2、H2O2等無機(jī)試劑。光催化氧化技術(shù)是近年出現(xiàn)的一種新興技術(shù)，對污染物降解徹底，具有明顯的節(jié)能高效等特點(diǎn)。從目前研究成果看，光催化降解技術(shù)是一項(xiàng)應(yīng)用前景廣泛的廢水處理技術(shù)，是未來染料廢水處理解決方案之一。
3.萃取技術(shù)
萃取技術(shù)主要是通過萃取劑和污染物分子絡(luò)合，或是水中的污染物在載體的作用下透過很薄的膜層進(jìn)入萃取內(nèi)相而凈化廢水的技術(shù)。萃取技術(shù)處理染料廢水實(shí)質(zhì)就是利用不溶或難溶于水的溶劑將染料分子從水中萃取出來。實(shí)驗(yàn)研究表明，萃取法實(shí)現(xiàn)了廢水治理和資源化的統(tǒng)一，不僅可使廢水CODcr值大幅度降低，而且可從廢水中回收寶貴的原料或中間體，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，是一項(xiàng)前景良好的清潔生產(chǎn)環(huán)保技術(shù)。但將萃取技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，還為時(shí)過早，在萃取過程中尚可能存在有機(jī)溶劑的溶解和夾帶而流失到水相，造成運(yùn)行成本增加和二次污染。
4.超聲波技術(shù)
超聲波處理廢水是一種有效的、能夠加快染料脫色和礦化速率的新技術(shù)。超聲波技術(shù)是指利用超聲輻射所產(chǎn)生的空化效應(yīng)在極短的時(shí)間內(nèi)崩潰釋能，形成具有極端物化條件和含有高能量的“微反應(yīng)器”，并導(dǎo)致水分子裂解形成H2O2、˙H、˙OH，將溶解于水中的有機(jī)大分子化合物分解為環(huán)境可以接受的小分子化合物的廢水處理技術(shù)。雖然超聲波技術(shù)是具有良好應(yīng)用前景的染料廢水處理技術(shù)，有可能成為未來染料廢水處理解決方案，但從現(xiàn)有研究成果看，超聲降解染料廢水在技術(shù)上可行，但仍存在著費(fèi)用高、降解效率低等局限性。要使其走向工業(yè)化，必須進(jìn)一步強(qiáng)化創(chuàng)新，加強(qiáng)攻關(guān)。
近年來，染料廢水處理新技術(shù)研究取得飛速進(jìn)展，未來一些新技術(shù)、新工藝、新的成果將不斷涌現(xiàn)。在創(chuàng)新基礎(chǔ)上的搭配聯(lián)用、取長補(bǔ)短，將是未來染料廢水處理解決方案，例如根據(jù)不同性質(zhì)的染料廢水采用不同的混搭辦法如活性炭吸附與臭氧聯(lián)合法等。與此同時(shí)，欲實(shí)現(xiàn)染料廢水礦化高效處理與脫色，需從染料微觀結(jié)構(gòu)入手，分析其降解機(jī)制，并協(xié)同配合、系統(tǒng)開發(fā)出針對性較好的染料廢水處理技術(shù)。
