商用染色机 湿式 过 氧化 氢 氧化 法处理印染 废水

第５１卷第１期厦门大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．５１Ｎｏ．１２０１２年１月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉａｍｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）Ｊａｎ．２０１２·研究简报·商用染色机湿式过氧化氢氧化法处理印染废水孙道华，胡月琳，王海涛，李清彪＊（厦门大学化学化工学院，化学生物学福建省重点实验室，福建厦门３６１００５）收稿日期：２０１１－０２－１４基金项目：国家自然科学基金项目（２００７６０３７）＊通信作者：ｋｅｌｑｂ＠ｘｍｕ．ｅｄｕ．ｃｎ摘要：印染废水因水量大、色度高、碱性强、有机污染物含量高且成分复杂、含少量有毒物质等特点，一直是国内外难处理的工业废水之一．以实验室研究成果为基础，尝试采用商用染色机ＣＡＳ－８５－４气垫式筒子纱染色机作为反应器，以湿式过氧化氢氧化法处理高浓度染液，寻求适用于此类大型反应器的反应条件，实现一机二用，直接在线处理染色废液．结果表明，较优的处理条件为：ｐＨ值为３左右；温度１３０℃；反应时间为１８０ｍｉｎ．在此条件下，对于质量浓度为０．５ｇ／Ｌ的活性艳蓝染液，色度去除率高于９９．７％，化学需氧量（ＣＯＤＣｒ）去除率为８９．４６％，均满足ＧＢ８９７８—８８一级标准．与分散染料相比，活性染料更容易被氧化处理．关键词：印染废水；湿式过氧化氢氧化法；染色机中图分类号：Ｘ７８８文献标志码：Ａ文章编号：０４３８－０４７９（２０１２）０１－０１４４－０５印染行业是工业废水的排放大户，据美国染料索引（ＣｏｌｏｒＩｎｄｅｘ），商品染料已达数万种之多．全世界每年随废水排放到环境中的染料约６万ｔ［１］．印染废水因水量大、色度高、碱性强、有机污染物含量高且成分复杂、含少量有毒物质等特点，一直是国内外难处理的工业废水之一．尤其是近年来，随着精细化工行业的发展，染料的使用朝着抗光解、抗氧化和抗生物降解的方向发展，导致印染废水对环境的污染也越来越严重［２］．湿式氧化技术（ｗｅｔａｉｒｏｘｉｄａｔｉｏｎ，ＷＡＯ）以其反应速率快、处理范围广、无二次污染、占地面积小等优势已成为颇具吸引力的污水处理技术之一［３－４］．Ｈａｏ等［５］指出，在合适的条件下，湿式氧化反应可以氧化分解几乎所有的有毒废弃物，分解率可达９０％～９９％．当处理液的化学需氧量（ＣＯＤＣｒ）值高于２００００ｍｇ／Ｌ时，反应过程可以维持自身的能耗，无须添加其他的辅助燃料［６］．但早在１９６８年，Ｂｉｓｈｏｐ等［７］就已指出传统湿式氧化技术的主要缺陷在于：１）要求高氧压和高温；２）很难分解由有机物部分分解产生的ＮＨ３和低分子质量羧酸．为了节约整体设备投资，促进湿式氧化技术的推广，选择合适的氧化剂是研究人员探索的主要方向之一．除空气和氧气外，所用的氧化剂还有Ｏ３、次氯酸盐及双氧水．其中，双氧水因可有效地降低反应压力而具有广阔的应用前景［８－１０］．湿式过氧化氢氧化法（ｗｅｔｐｅｒｏｘｉｄｅｏｘｉｄａｔｉｏｎ，ＷＰＯ）即基于常温下的Ｆｅｎｔｏｎ氧化原理，不添加任何催化剂，利用双氧水产生·ＯＨ自由基，从而激发氧化反应的进行［１１］．该法处理染料废水的主要优点包括：１）参加反应后的剩余物可以自行分解，不留残余；２）与传统湿式氧化反应相比，反应温度较低，能耗小，节约运行费用；３）其处理染料废水适应性强，能够迅速氧化绝大部分有机物且氧化后的出水沉降性能良好，可生化性提高；４）脱色效果明显，且废水中的氯离子不会影响有机物的去除效果［２，１２］．从染色机的工作原理和结构特征来说，染色机应该是灵活多变、织物适应范围广的染色设备．同时还有些其他的特殊用途：如用于前处理中织物的煮练和漂白，涤纶或涤棉混纺的碱减量处理，彩虹染色及松式烘干和柔软处理等［１３］．考虑到染色机染色过程和ＷＰＯ法处理印染废水的操作条件和工艺参数类似，本文以实验室研究成果［１４－１６］为基础，尝试以商用染色机作为反应器，用ＷＰＯ法处理染色后的染液，考察了若干因素对色度和ＣＯＤＣｒ的影响，寻求适用于此类大型反应器的较优操作条件，以期实现“一机二用”的设想，达到直接在线处理染色废液的目的．１实验部分１．１试剂与仪器试剂：活性艳蓝（上海染料八厂），活性黑（上海染料八厂），活性黄（台湾永光化学公司），活性红（台湾永光化学公司），分散红（杭州吉华化工有限公司），分散黑（杭州吉华化工有限公司）；双氧水，硫酸，氢氧化钠均为分析纯．仪器：ＣＴＬ－１２型化学需氧量测定仪（承德华通环保仪器有限公司）；深圳立信染整机械ＣＡＳ－８５－４气垫式筒子纱染色机（装置如图１所示），主要设计参数为：最高工作温度１４０℃，最大工作压力６．４７×１０５Ｐａ，主缸体积１．０８ｍ３，主缸表面积６．０７ｍ２．图１实验装置示意图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｆａｃｉｌｉｔｙ１．２实验方法在主缸内注入一定量水，并回流２０Ｌ左右至副缸内，用于