利用负载腐殖酸钠的铁氧化物促进高盐偶氮染料废水的生物处理研究文献综述

 2022-07-20 08:07

文献综述

1.1偶氮染料简介及其废水的危害

含有一个或者一个以上的偶氮基(-N=N-)于其连接部分至少含有一个芳香族结构的染料都称为偶氮染料[1]。偶氮染料是纺织品服装在印染工艺中应用最广泛的一类合成染料,用于多种天然和合成纤维的染色和印花,也用于油漆、塑料、橡胶等的着色。偶氮染料具有色泽鲜艳、固色率高、染色牢度好等优点,是最重要的一类合成染料,在实际使用中数量比例高达70%[2]。偶氮染料结构复杂、化学稳定性好、生物可降解性差,多数染料具有致癌、致畸、致突变的“三致”作用,是重要的环境污染物。随着偶氮染料生产过程中大量未处理或处理未达标废水的直接排放,对生态环境和人体健康都造成了严重危害。人们日益意识到对染料废水进行处理的必要性和紧迫性。

在染料的生产和使用中约有10%~15%的偶氮染料未经处理随废水排入环境中[3]。排入环境水体的染料对全球的生态环境会造成影响,威胁生物多样性,因此染料污染是一个全球的生态环境问题。医学上证明80%~90%的癌症与环境因子有关,而己发现的致癌物中十之八九是有毒有机化合物。加之偶氮染料的前体及其降解产物的“三致”作用,因此对偶氮染料的降解和脱色研究显得尤为重要。

1.2偶氮染料废水处理研究

由于偶氮染料分子中含有芳香族结构,很难被降解。因此如何有效处理偶氮染料废水已成环境修复领域的研究热点。目前废水处理技术有物理法、化学法和生物法。

1.2.1物理方法

1.2.1.1吸附法

在物理处理法中应用最为广泛的是吸附法。吸附法原理为利用多孔性固体物质吸附废水中的污染物于固体表面,以达到去除污染物的目的[4]。目前,国外主要采用活性炭吸附法,此法适用于可溶性染料,对水中溶解性有机物的去除十分有效,且成本低,不需要设备投资。传统吸附剂成本高,且需要再生,科研工作者们致力于低成本吸附剂和新型吸附剂的研制且有了很大的进展。如宋光蒲等[5]以阳离子交换纤维对阳离子染料进行脱色,研究结果表明,如果阳离子交换纤维制作的得当,其吸附、脱色的效果远远好于一般的活性炭。再比如,将镉碲化物纳米颗粒固定在活性炭上,然后用该新型吸附剂对晚霞黄(SY)染料进行吸附试验来验证该新型吸附剂的可行性,结果表明该新型吸附剂对晚霞黄染料的吸附率高达98%以上。

尽管活性炭、人工合成树脂、新型吸附剂等吸附剂对偶氮染料废水的吸附效果很好,但是大多数吸附剂都是选择性吸附,容易吸附一些分子量大的偶氮染料,对于分子量较小和极性的偶氮染料的吸附性较差,并且吸附剂的成本较高,极大的限制了吸附法在现实情况下对于偶氮染料的吸附。

1.2.1.2 磁分离法

磁分离技术的原理是在废水环境中投加磁种和混凝剂使污染物和磁种形成含磁絮体,在外加磁场的作用下实现污染物与水体的分离。作为一种新型水处理技术,磁分离法主要包括磁性团聚法、铁粉法、铁氧体法和铁盐共沉淀法等。国外的某些先进的高梯度磁分离技术已经从实验室走向了实际应用之中,极大地增强了处理效果。韩虹等[6]利用高梯度HGMS磁滤分离技术处理高浊度废水,并使其出水达到国家二级标准。高梯度的HGMS磁滤器的工作核心是导磁不锈钢毛和电磁不锈钢多孔板,具有过滤快,占地少等优点。

1.2.1.2膜分离技术

膜分离技术是指某些溶质或溶剂在特殊的半透膜作用下从废水渗透出来,将污染物进行分离、提纯和富集废水的一种方法[7]。超滤和反渗透是目前应用最为广泛的净化偶氮染料废水的方法。超滤是通过筛滤作用来净化分散偶氮染料废水,半透膜的孔隙度是主要影响因素。反渗透则是施加一定的压力推动染料与水在半透膜上的分离。应用反渗透法溶解固体的去除率达到85%~90%,对含活性染料有很高的截留率和通量[7]。膜分离技术的明显缺点就是成本较高,用于分离的膜很容易堵塞,需要高水平的预处理和定期的冲洗以保持膜的清洁,并且如何处理浓缩物问题还没有得到解决等,这些问题都限制了膜分离法在现实中用于偶氮染料废水的处理。

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