專利名稱：一種印染/染料廢水的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種印染/染料廢水的處理方法。
背景技術(shù)：
紡織印染行業(yè)是工業(yè)廢水排放大戶，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國印染廢水每天排放量為300～400萬噸。廢水含有多種染料和表面活性劑等助劑。該廢水特點(diǎn)是有機(jī)物濃度高、成分復(fù)雜、可生化性差、色度高且多變、水質(zhì)水量變化大，屬于較難處理的工業(yè)廢水[1]。印染生產(chǎn)投入的原料大部分是芳烴化合物和雜環(huán)化合物，因而使生產(chǎn)過程中所排放的廢水絕大多數(shù)是以苯、萘、蒽、醌等芳香團(tuán)作為母體的有機(jī)物，帶有顯色基團(tuán)，顏色很深，色度達(dá)500-500000，嚴(yán)重影響城市景觀[2]。同時(shí)由于印染廢水中富含的表面活性劑會造成水體起泡、產(chǎn)生毒性，降低水中的復(fù)氧速率和充氧程度，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，影響水生生物的生存，降低水體自凈能力。此外，表面活性劑能乳化水體中其它的污染物質(zhì)，增大其溶解度，影響污染物遷移轉(zhuǎn)化及生態(tài)效應(yīng)。因此，研究印染/染料廢水的處理對保護(hù)生態(tài)環(huán)境和人類健康有很重要的意義。工業(yè)上常用的印染/染料廢水處理方法有吸附法、絮凝沉淀法、電解法、氧化法和生物降解法等。但其中一些方法具有成本高，時(shí)效短等缺點(diǎn)。吸附法是去除該類污染物的有效方法，但最為關(guān)鍵的是尋找高效吸附劑。
膨潤土是一種以蒙脫石(Montmorillonite)為主要礦物的粘土巖。目前，國內(nèi)外常用有機(jī)膨潤土吸附處理有機(jī)廢水工藝包括有機(jī)膨潤土合成一吸附兩個(gè)獨(dú)立過程。其中合成過程是將天然膨潤土和表面活性劑(如季銨鹽)混合，恒溫?cái)嚢枰欢螘r(shí)間，產(chǎn)物經(jīng)洗滌、過濾后烘干、活化、研磨過篩后使用，工藝復(fù)雜、耗時(shí)、耗能，且有大量含表面活性劑的廢水產(chǎn)生，需進(jìn)一步處理；而且如果合成工藝穩(wěn)定性不好將直接影響膨潤土改性后的質(zhì)量。此外，吸附過程中，由于改性后膨潤土表面疏水性增強(qiáng)，在水中分散困難而利用率低，并且處理后固-液分離困難，影響出水濁度，不利于膨潤土污泥的回收利用。針對以上不足，利用天然膨潤土對表面活性劑的吸附能力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)有機(jī)膨潤土合成和廢水吸附處理，并同時(shí)去除廢水中的染料和表面活性劑，減少了合成中的一系列操作過程并避免固-液分離的困難。如處理印染廢水則僅需加入少量膨潤土利用廢水中本身存在的表面活性劑實(shí)現(xiàn)有機(jī)膨潤土合成和吸附處理染料一體化，實(shí)現(xiàn)以廢治廢，大大降低了處理成本。
張建英等，改性膨潤土混凝劑Scpb處理印染廢水，環(huán)境污染與防治，1994，16(2)，37～40。
汪凱民等，印染廢水治理技術(shù)進(jìn)展，環(huán)境科學(xué)，1991，12(4)，62～67。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本低、應(yīng)用范圍廣的印染/染料廢水的處理方法。
方法的步驟如下(1)在每升印染/染料廢水中加入0.001g～0.1g陽離子表面活性劑；(2)加入0.25g～2.5g天然膨潤土，攪拌反應(yīng)0.5～2小時(shí)即可。
所述的陽離子表面活性劑為季銨鹽表面活性劑。季銨鹽類表面活性劑為烷基碳數(shù)在10以上的長鏈型陽離子表面活性劑。烷基碳數(shù)在10以上的長鏈型陽離子表面活性劑為十烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基溴化銨、十烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨或十八烷基三甲基氯化銨。
天然膨潤土的粒徑為50～200目。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明的凈化方法所采用的吸附劑為天然礦物，原料易得。我國膨潤土資源十分豐富，居世界首位，總儲量大于70億噸，膨潤土礦遍布全國23個(gè)省，大型礦床20多個(gè)。處理過程中利用廢水中本身存在的表面活性劑和加入的膨潤土生成有機(jī)膨潤土，同時(shí)實(shí)現(xiàn)有機(jī)膨潤土合成和廢水吸附處理，并且同時(shí)去除廢水中的染料和表面活性劑。固-液分離迅速，處理效果好。并且經(jīng)過簡單處理，處理廢水后的膨潤土能夠重復(fù)利用。


圖1是傳統(tǒng)有機(jī)膨潤土和本發(fā)明所用天然膨潤土對廢水處理后的濁度比較。
圖2是廢水的陽離子表面活性劑的量與中性紅2GL去除率的關(guān)系圖；具體實(shí)施方式
本發(fā)明凈化機(jī)理為膨潤土是一種以蒙脫石為主要成分的粘土巖。蒙脫石的Si-O四面體和Al-O4(OH)2八面體中的硅、鋁被其它低價(jià)陽離子置換，使每個(gè)蒙脫石的晶胞帶0.66的凈電荷。所以，蒙脫石具有吸附陽離子和極性有機(jī)分子的能力。天然蒙脫石的陽離子交換量在70～140mmol/100g。有機(jī)陽離子可以置換膨潤土層間的無機(jī)陽離子，生成的有機(jī)膨潤土具有疏水性，有機(jī)碳含量提高，對水中疏水性有機(jī)污染物的去除能力顯著增強(qiáng)。特別是在季銨鹽陽離子表面活性劑和膨潤土發(fā)生離子交換后，膨潤土吸附有機(jī)污染物的能力比天然膨潤土提高幾十至幾百倍，有效地降低了有機(jī)污染物在環(huán)境中的遷移。印染廢水中由于存在大量各種類型的表面活性劑，可以和天然膨潤土片層間的Ca2+，Na+等陽離子發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)后生成的有機(jī)膨潤土對印染廢水染料等其它污染物有極強(qiáng)的吸附性能。并且由于膨潤土顆粒為帶電顆粒，可以和表面活性劑相互作用形成絮體，成為助凝劑從而促進(jìn)了沉降分離。因此大大提高了出水水質(zhì)。本發(fā)明的處理方法應(yīng)用十分廣泛，對不同的印染廢水均具有良好的處理效果，且不受廢水酸堿性的影響。
所用天然膨潤土樣品經(jīng)自然干燥、破碎、篩分等預(yù)處理后備用。模擬印染廢水為工業(yè)常用染料和去離子水。實(shí)驗(yàn)所用儀器主要有島津UV-2450型分光光度計(jì)，DHZ-DA型恒溫振蕩器，Biofuge P.R.離心機(jī)等。
在一定濃度范圍內(nèi)，染料的濃度與它的吸光度符合朗伯-比耳定律吸光度、溶液的濃度及液層厚度之間的關(guān)系如下A＝εbc濃度c的單位為mol.L-1，b為液層厚度，單位為cm，ε稱為摩爾吸光系數(shù)，單位為L.mol-1·cm-1。
本實(shí)驗(yàn)利用此原理在一定的濃度范圍內(nèi)用紫外可見分光光度計(jì)測量吸附后溶液中染料的濃度。
根據(jù)以下公式計(jì)算染料去除率y＝((C0-Ce)/C0)×100％式中y代表去除率；C0和Ce分別代表初始和最終染料的濃度。
實(shí)施例1實(shí)驗(yàn)過程在2L錐形瓶中加入1L，濃度為20mg/L的中性紅2GL廢水，再加入0.25g粒經(jīng)為150目的膨潤土粉末和0.01g印染工序中常用的助劑十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)。然后放入恒溫振蕩器內(nèi)，在25℃，200rpm條件下振蕩0.5小時(shí)，取出后離心分離，上清液用紫外可見分光光度計(jì)測定剩余染料的濃度。計(jì)算染料的去除率(脫色率)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果中性紅2GL印染廢水的去除率達(dá)到95％。
將吸附后的膨潤土在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，500℃灼燒，得到黑色粉末，再用于印染廢水的凈化處理，廢水濃度和用量同上，去除率達(dá)到95％，處理結(jié)果表明經(jīng)簡單處理，處理廢水后的膨潤土可以多次使用。
比較有機(jī)膨潤土和本發(fā)明所用天然膨潤土在處理廢水后的濁度(附圖1)，可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明處理后水質(zhì)清澈，固-液分離迅速。
實(shí)施例2在2L錐形瓶中加入1L采自寧波錦惠毛毯廠的印染廢水，該廢水成分主要有活性紅APS、活性艷藍(lán)APSN、活性金黃RNL、酸性藍(lán)25、酸性藍(lán)40、酸性藍(lán)324和中性紅等，在該廢水中加入2.5g粒經(jīng)為200目的膨潤土粉末和0.1g十六烷基三甲基溴化銨。放入恒溫振蕩器內(nèi)，在25℃，200rpm條件下振蕩2小時(shí)，取出后離心分離，CODCr脫色率達(dá)到91.1％。操作簡單，效果好。
實(shí)施例3實(shí)驗(yàn)過程在2L錐形瓶中加入1L，濃度為20mg/L的中性紅2GL廢水，再加入0.25g粒經(jīng)為100目的膨潤土粉末和0.001g印染工序中常用的助劑十烷基三甲基溴化銨。然后放入恒溫振蕩器內(nèi)，在25℃，200rpm條件下振蕩1.5小時(shí)，取出后離心分離，上清液用紫外可見分光光度計(jì)測定剩余染料的濃度。計(jì)算染料的去除率(脫色率)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果中性紅2GL印染廢水的去除率達(dá)到90％。
實(shí)施例4實(shí)驗(yàn)過程在2L錐形瓶中加入1L，濃度為20mg/L的酸性藍(lán)廢水，再加入0.15g粒經(jīng)為200目的膨潤土粉末和0.02g印染工序中常用的助劑十二烷基三甲基溴化銨。然后放入恒溫振蕩器內(nèi)，在25℃，200rpm條件下振蕩0.5小時(shí)，取出后離心分離，上清液用紫外可見分光光度計(jì)測定剩余染料的濃度。計(jì)算染料的去除率(脫色率)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果酸性藍(lán)廢水的去除率達(dá)到90％。
實(shí)施例5實(shí)驗(yàn)過程在2L錐形瓶中加入1L，濃度為20mg/L的酸性藍(lán)廢水，再加入2.5g粒經(jīng)為200目的膨潤土粉末和0.01g印染工序中常用的助劑十二烷基三甲基氯化銨。然后放入恒溫振蕩器內(nèi)，在25℃，200rpm條件下振蕩0.5小時(shí)，取出后離心分離，上清液用紫外可見分光光度計(jì)測定剩余染料的濃度。計(jì)算染料的去除率(脫色率)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果酸性藍(lán)廢水的去除率達(dá)到95％。
實(shí)施例6實(shí)驗(yàn)過程在2L錐形瓶中加入1L，濃度為40mg/L的含活性金黃RNL廢水，再加入0.3g粒經(jīng)為100目的膨潤土粉末和0.01g印染工序中常用的助劑十四烷基三甲基溴化銨。然后放入恒溫振蕩器內(nèi)，在25℃，200rpm條件下振蕩0.5小時(shí)，取出后離心分離，上清液用紫外可見分光光度計(jì)測定剩余染料的濃度。計(jì)算染料的去除率(脫色率)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果酸性藍(lán)廢水的去除率達(dá)到93％。
實(shí)施例7實(shí)驗(yàn)過程在2L錐形瓶中加入1L，濃度為20mg/L的酸性藍(lán)廢水，再加入0.4g粒經(jīng)為50目的膨潤土粉末和0.01g印染工序中常用的助劑十四烷基三甲基氯化銨。然后放入恒溫振蕩器內(nèi)，在25℃，200rpm條件下振蕩0.5小時(shí)，取出后離心分離，上清液用紫外可見分光光度計(jì)測定剩余染料的濃度。計(jì)算染料的去除率(脫色率)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果酸性藍(lán)廢水的去除率達(dá)到99％。
實(shí)施例8實(shí)驗(yàn)過程在2L錐形瓶中加入1L，濃度為20mg/L的酸性藍(lán)廢水，再加入0.5g粒經(jīng)為100目的膨潤土粉末和0.01g印染工序中常用的助劑十六烷基三甲基氯化銨。然后放入恒溫振蕩器內(nèi)，在25℃，200rpm條件下振蕩2小時(shí)，取出后離心分離，上清液用紫外可見分光光度計(jì)測定剩余染料的濃度。計(jì)算染料的去除率(脫色率)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果酸性藍(lán)廢水的去除率達(dá)到98％。
實(shí)施例9實(shí)驗(yàn)過程在2L錐形瓶中加入1L，濃度為20mg/L的酸性藍(lán)廢水，再加入1g粒經(jīng)為200目的膨潤土粉末和0.1g印染工序中常用的助劑十八烷基三甲基溴化銨。然后放入恒溫振蕩器內(nèi)，在25℃，200rpm條件下振蕩0.5小時(shí)，取出后離心分離，上清液用紫外可見分光光度計(jì)測定剩余染料的濃度。計(jì)算染料的去除率(脫色率)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果酸性藍(lán)廢水的去除率達(dá)到90％。
實(shí)施例10實(shí)驗(yàn)過程在2L錐形瓶中加入1L，濃度為20mg/L的活性艷藍(lán)廢水，再加入1g粒經(jīng)為150目的膨潤土粉末和0.1g印染工序中常用的助劑十八烷基三甲基氯化銨。然后放入恒溫振蕩器內(nèi)，在25℃，200rpm條件下振蕩0.5時(shí)間，取出后離心分離，上清液用紫外可見分光光度計(jì)測定剩余染料的濃度。計(jì)算染料的去除率(脫色率)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果酸性藍(lán)廢水的去除率達(dá)到98％。
實(shí)施例11實(shí)驗(yàn)過程在2L錐形瓶中加入1L，濃度為20mg/L的活性艷藍(lán)廢水，再加入2g粒經(jīng)為200目的膨潤土粉末和0.05g十烷基三甲基氯化銨。然后放入恒溫振蕩器內(nèi)，在25℃，200rpm條件下振蕩1小時(shí)，取出后離心分離，上清液用紫外可見分光光度計(jì)測定剩余染料的濃度。計(jì)算染料的去除率(脫色率)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果酸性藍(lán)廢水的去除率達(dá)到99％。
研究發(fā)現(xiàn)，陽離子表面活性劑的對效果影響較大，如附圖2。當(dāng)膨潤土的量一定，CTMAB的量接近100％陽離子交換量(CEC)時(shí)，去除率達(dá)到最大。
權(quán)利要求
1.一種印染/染料廢水的處理方法，其特征在于方法的步驟如下(1)在每升印染/染料廢水中加入0.001g～0.1g陽離子表面活性劑；(2)加入0.25g～2.5g天然膨潤土，攪拌反應(yīng)0.5～2小時(shí)即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種印染/染料廢水的處理方法，其特征在于所述的陽離子表面活性劑為季銨鹽表面活性劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種印染/染料廢水的處理方法，其特征在于所述的季銨鹽類表面活性劑為烷基碳數(shù)在10以上的長鏈型陽離子表面活性劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種印染/染料廢水的處理方法，其特征在于所述的烷基碳數(shù)在10以上的長鏈型陽離子表面活性劑為十烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基溴化銨、十烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨或十八烷基三甲基氯化銨。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種印染/染料廢水的處理方法，其特征在于所述天然膨潤土的粒徑為50～200目。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種印染/染料廢水的處理方法。方法的步驟如下(1)在每升印染/染料廢水中加入0.001g～0.1g陽離子表面活性劑；(2)加入0.25g～2.5g天然膨潤土，攪拌反應(yīng)0.5～2小時(shí)即可。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明的凈化方法所采用的吸附劑為天然礦物，原料易得。我國膨潤土資源十分豐富，居世界首位，總儲量大于70億噸，膨潤土礦遍布全國23個(gè)省，大型礦床20多個(gè)。處理過程中利用廢水中本身存在的表面活性劑和加入的膨潤土生成有機(jī)膨潤土，同時(shí)實(shí)現(xiàn)有機(jī)膨潤土合成和廢水吸附處理，并且同時(shí)去除廢水中的染料和表面活性劑。固－液分離迅速，處理效果好。并且經(jīng)過簡單處理，處理廢水后的膨潤土能夠重復(fù)利用。
文檔編號C02F1/28GK1843951SQ20061005042
公開日2006年10月11日 申請日期2006年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月19日
發(fā)明者朱利中, 馬建鋒, 雷樂成 申請人:浙江大學(xué)