陶瓷纳滤膜对染料截留性能的研究文献综述
2020-04-13 11:42:10
纺织印染业作为国民经济的重要组成部分,对国民经济的发展做出了重要的人贡献,但是,因为在印染的过程中所用的漂炼、染 色、印花、整理等工序,产生了大量的废水,对环境造成了极大的破坏。因此,对这些废水的处理便成为了当务之急,但是印染废水又具有水量大、成分复杂、色度大、化学需氧量高、碱性大、水质易变等特点,使印染废水成为了难处理的工业废水。随着国家和社会对环境保持要求的日益严格 ,开发有效的染料废水处理方法和工艺十分必要[1]。
印染废水成分分析:
印染废水的成分与加工不同纤维所用染料、助剂、机器设备及操作方法的不同 , 而有所差异 。染料根据性质主要可分为:直接染料 、活性染料 、还原染料、硫化染料、分散染料、酸性染料等。活性染料又称反应性染料。这类染料是50年代才发展起来的新型染料。它的分子结构中含有一个或一个以上的活性基团,在适当条件下,能够与纤维发生化学反应,形成共价键结合。它可以用于棉、麻、丝、毛、粘纤、锦纶、维纶等多种纺织品的染色。硫化染料这类染料大部分不溶于水和有机溶剂,但能溶解在硫化碱溶液中,溶解后可以直接染着纤维。但也因染液碱性太强,不适宜于染蛋白质纤维。这类染料色谱较齐,价格低廉,色牢度较好,但色光不鲜艳。分散染料这类染料在水中溶解度很低,颗粒很细,在染液中呈分散体,属于非离子型染料,主要用于涤纶的染色,其染色牢度较高。酸性染料这类染料具有水溶性,大都含有磺酸基、羧基等水溶性基因。可在酸性、弱酸性或中性介质中直接上染蛋白质纤维,但湿处理牢度较差。涂料适合于所有纤维,通过树脂机械的附着纤维,深色织物会变硬,但套色很准确,大部分耐光牢度好,水洗牢度良好,尤其是中、浅色。
各类不同纤维 ( 纤维素纤维、蛋白质纤维、合成纤维) 所用染料及助剂造成污染的成分如下 :
直接染料所用助剂为 : Na2CO3 、NaCl、Na2SO4表面活性剂活性染料所用助剂为: NaO H、Na2CO3、Na2SO4、NaCl、表面活性剂 ;还原染料所用助剂为 : NaOH、Na2SO4、Na2 Cr2O7、H2O2 、NaBO3 、CH3COOH 、表面活性剂;硫化染料所用助剂为: Na2S、Na2CO3 、NaCl 、H2O2 , 冰染料所用助剂为:NaOH 、NaNO2 、HCl 、 皂洗剂等表面活性剂 ; 颜料所用助剂为 : 浆料、粘合剂、树脂等shy;[2]。
染料从来源上来讲还可分为天然染料和合成染料。其中,合成染料因为价格低,来源广,染色牢等优点被广泛的使用。在所有的合成染料中,偶氮染料的品种和数量是最多的。偶氮燃料能够如此成功主要是因为:①合成方法简便;②化合物结构变化多样;③摩尔消光系数高;④具有中等到高级的耐光度和耐湿度处理牢度。
处理方法简析:
第一步应出去废水中的大颗粒物质,如:织物颗粒,印染之后的沉淀物等。在此过程中一般采用过滤工艺来完成。然后,废水被送往下一阶段进行进一步处理。传统的印染废水处理方法有物理化学法(如吸附、气浮、混凝、氧化等),生物法[3],吸收法(活性炭[4]或者其它物质[5]),以及其它的非传统方法如:电凝法[6]或高级氧化工艺[7]在处理染料废水上已经有很多课题组进行了大量的研究。但是处理的效果均不太理想,因此,新技术的开发成为了当今相关专业关注的课题。吸附法主要是加入一些盐类如镁盐,镁盐水解生成带正电的氢氧化镁,从而吸附带负电的染料分子,然后进行固液分离。此法如果单独使用则存在成本高,工艺复杂等缺陷,因此可以和其它工艺结合使用。混凝脱色技术投资省、设备简单、占地少、处理容量大,使用较普遍。 常用的无机混凝剂有: K Al ( SO4) 2 #183;12H2O、CaCl2、Fe SO4、F2 (SO4) 3 、P FS 、PAC等。混凝脱色是以胶体化学的 DLVO理论为基础的, 就无机絮凝剂而言, 是铁系、铝系等絮凝剂发生水解和聚合反应, 生成大量含铁或含铝的高价聚羟阳离子, 与水中胶体进行压缩, 水中的胶体微粒以形成粗大絮体, 从而达到净水脱色目的。生物分解法则是利用微生物对印染废水中的有害物质进行分解,使其变成无害物质的技术。
膜技术作为一种新技术被应用于印染废水的处理。膜技术是以由有机膜或无机膜构成的膜组件为主要设备,对染料废水中的有害成分进行分离的一种技术。膜技术具有处理量大,可以连续处理,以及占地面积小的特点。膜技术包括了反渗透,纳滤,超滤等工艺,已经被成功的运用在了印染废水的处理上,通过使用膜技术可以减少水的使用和成本[8,9]。在膜技术中,无机陶瓷膜技术与聚合物膜相比有高的机械强度、化学稳定性最初、高耐热性的优点[10],这使得无机陶瓷膜更加适合在复杂化学环境下使用[11]。人们研究有机膜进行印染废水的处理,并成功的将有机膜进行了工业化的应用,有机膜具有成本低廉,韧性较好的特点,然而有机膜却有不耐酸碱,不耐高温的缺点。所以,近年来无机膜技术越来越受到人们的关注,许多的科研小组对此进行了研究并取得了很好的结果,如:Ismail Koyuncu[12] 用DS5一DK型纳滤膜处理染槽废水,结果表明膜对染料的截留率在99%以上。Goksen [13]发现若在预先微滤后, 再采用纳滤, 对地毯生产中的酸性染料废水有很好的去除效果。
本次探究的课题是基于膜技术对印染废水的处理方面的。通过查阅相关的资料可以得知:衡量膜性能的指标有渗透通量、截留率等,而影响因素有膜面流速,印染废水的物性,跨膜压差等,膜的自身因素,如:膜的孔径大小,孔径分布等等。而本次实验组要探究不同截留分子量的陶瓷纳滤膜在不同的膜面流速下的渗透通量和截留率。
[1] 李家珍. 染料 、染色工业废水处理 [ M ] . 北京 : 化学工业出版社 ,1997 . 324~345 .
[2] 陈一飞,施成良. 印染废水成分分析及净化处理技术[J].四川丝绸.2002(3):15~17.
[3] B.Bonakdarpour,I.Vyrides,D.C.Stuckey,Comparison of the performance of one stage and two stage sequential anaerobic-aerobic biological processes for the treatment of reactive-azo-dye-containing synthetic wastewater ,Int.Biodeter.Biodegr.65(2011)591-599.
[4] Y.S. Al-Degs, M.I. El-Barghouthi, A.H. El-Sheikh, G.M. Walker,Effect of solution pH, ionic strength, and temperature on adsorption behavior of reactive dyes on activated carbon,Dyes Pigments, 77 (2008), pp. 16#8211;23.
[5] G. Annadurai, L.Y. Ling, J.-F. Lee,Adsorption of reactive dye from an aqueous solution by chitosan: isotherm, kinetic and thermodynamic analysis ,J. Hazard. Mater., 152 (2008), pp. 337#8211;346.
[6] I.A. Sengil, M. Ouml;zacar,The decolorization of C.I. Reactive Black 5 in aqueous solution by electrocoagulation using sacrificial iron electrodes,J. Hazard. Mater., 161 (2009), pp. 1369#8211;1376.