《染料废水处理问题研究（论文）》

典型偶氮类染料废水的研究方法及进展的综述目录TOC\o"1-3"\h\u141典型偶氮类染料废水的研究方法及进展的综述 引言偶氮类染料广泛应用于纤维染色、印刷等一些材料着色方面，它是目前在纺织品印染工艺中最常用的合成染料，偶氮类是偶氮基质两端连接芳香族的有机物，色谱完备，色光良好，染色坚硬，变色等特点。由于其相对稳定的特性，废水的成分相对复杂并且难以完全分解，未经处理的废水直接排放到河川、湖中，水质严重污染，造成水生环境急剧恶化，因此水质污染和水保护环境的管理研究处理工程简单、经济有效的氮类废水的方法是当务之急。图：偶氮类染料对人体危害示意图1.物理法研究进展处理偶氮染料废水的常用物理法主要有吸附、萃取、膜分离、混合沉降法、凝集、超声波等方法，目前比较多的研究有吸附法、萃取法和超声波法。1.1吸附法吸附法利用吸附剂的表面活性，达到了将污染物聚集在表面上清除的目的，主要用于废水的前置处理或深度处理，吸附剂中含有可再生的吸附剂和再生不可吸附剂，再生吸附剂中含有活性炭，有树脂，再生不功能吸附剂有粘土、工业炉灰等，其中最常用的吸附剂是活性炭和对空树脂。活性炭是由含有木炭的物质经过高温煤化而形成的黑色多孔质，具有很大的比例面积，可以用作吸附剂，由安托尔等活性炭所吸附作用，对亚藻类染料活性紫色废水处理，研究表明室温、pH为2在实验条件下活性炭吸附10mg/L活性紫色5min，偶氮类染料活性紫5的脱色率达到98%。在整个吸附过程中以物理吸附为主，同时伴有少量的化学吸附。活性煤和吸附质之间存在着版化能力，活性紫色可以附着在活性炭表面，这种分子之间的引力作用比较弱，通过改变反应系统的温度，压力和其他因素，可以发生解吸并可以实现活性炭的再生。少量的吸附水被活性炭化学吸附，并形成化学键，使吸附不可逆。在较高的温度下可以解除吸收，但吸附质量已经发生了变化。改进的树脂结构是离子交换树脂，形成具有特殊性能的树脂材料，例如吸附树脂，其中，对空树脂是新型吸附剂，用于处理染料废水。王爱玲等研究了X-5对空吸附树脂对偶氮染料的直接吸附性能。研究发现，在pH值6.5时对直接紫的吸附率为73.0%，用75%的乙醇溶液再生X-5大孔吸附树脂的解吸率为70.3%。大孔树脂具有较大的比表面积，吸附率高，容易再生，适用于相对分子量较小（<1000g/mol）的染料分子的吸附。在化学生产中，流体（气体，液体）混合物主要用固体吸附剂处理，吸附剂可以吸附其中一个或多个成分吸附在固体表面，实现成分分离，吸附剂的选择性不高，平衡吸附容量不大，一般一次吸附容量不能满足分离要求。通过增加吸附剂的量来增加吸附率，从而增加吸附率。1.2萃取法萃取法主要是不溶于水，但主要用于对污染物有较强溶解能力的溶剂（即提取剂）和废水混合使用的相似原理。有机物会根据水中的溶溶度或分配系数将污染物从废水中分离出来，从而达到净化污水的效果。Barfi等是AALLME的无溶剂，一步一步地从食品和化妆品中萃取到甲类染料的手段I中萃取到Ⅳ、橙子G。限制萃取方法应用的主要因素是寻找合适的萃取剂。规避问题的同时，萃取后的溶剂会减少环境污染，是新型高效、环保的萃取方法，处理萃取剂即可再生，分离出来的污染物也可以作为原料经过加工变成化工产品。但是提取法适用于小规模的废水处理，提炼剂随着废水的复杂而增大，成本也逐渐增多。因此，萃取法主要用于处理少量有机废。1.3超声波法20世纪90年代以来，国内外开始研究将超音波应用到水质污染控制上。废水中有机物的管理已取得特别进展，这一技术主要是利用语音共化的复杂物理化学现象。在声空化中，小气泡核在液体中被超声波激励，从而产生短时的高温，高压和高强度电场，水蒸气进入空中化的气泡，在高温高压条件下分离，形成水产品自由基、HOO等强氧化物质。流量计、废水调节池、超声换能器、反应器以及置于其中的阴、阳极和循环泵是构成超声-电催化反应的主要装置，其操作简单、高效、易于控制的是该装置的亮点，黄延昭等采用超声刀-电极催化处理技术，分解亚藻类盐，有效地净化了亚藻类染料。与传统方法相比，超声刀-电催化处理技术的反应速度比传统的技术快5-10倍，能量消耗比传统的方法下降4-6倍。2.生物法研究进展生物方法是通过向染料废水中添加高效优势细菌来分离和氧化分解染料废水中的有机物，从而利用细菌，真菌，酵母菌和其他微生物的聚集，吸附和生物降解来达到废水净化的目的。生物聚集和生物吸附过程是物理过程，而生物降解是化学过程，这些研究中有许多是可生物吸附和可生物降解的。生物分解是微生物酶氧化或还原染料废水中的有机物，将有机物氧化为无机物或CO2、H2O，生物法分为环境亲和的技术，主要分为厌氧法和好氧法。不论是在厌氧条件下还是好氧条件下，偶氮类染料都被微生物分解。赵立军等利用新型的Dyella属菌株LA-4降解酸性红GR。研究发现，pH值和温度分别为7.06、29℃时，菌株LA-4在厌氧环境下具有很高的降解活性，脱色率达到98.36%。菌株LA-4产生的偶氮还原酶使偶氮类染料酸性红GR的-N=N-断裂，转化为1-氨基-2-萘酚。经菌株LA-4的进一步氧化生成无污染的无机物。微生物对偶氮类染料的厌氧脱色机理：偶氮类染料在微生物产生的偶氮还原酶的作用下发生质子转移，使得偶氮键断裂转化为芳香族氧化物，中间产物进一步氧化生成CO2、H2O等物质。厌氧法代谢速度慢，停留时间长，容器体积大，影响因素多，价格上涨的缺点，主要用于有机污染或高浓度废水处理，而且良好的氧气法处理效率高，速度高，又比较经济，是废水处理的主要方法。Deive等通过从高温地区获取的嗜热细菌降解活性黑。研究发现，在相同实验条件下，好氧环境使脱色率由原来的70%提高到80%。LamiaAyed等使用具有高代谢能力与多功能生理特性的鞘氨醇单胞菌（Sphingomonaspaucimobilis）对水溶性偶氮类染料甲基红进行好氧脱色。在无机盐培养基中，750mg/L甲基红色最好的分解条件是温度为30℃，pH为9，此时的分解率达到99.63%，生成了鞘氨酸酶的双排毒酶，氧化分解，将甲类染料甲基红分解成无机物，因此，硫化物有利于好氧细菌对偶氮染料脱色，好氧微生物的氧化过程分为两种：一个是直接氧化偶氮类染料，分解成无机物；一种是将偶氮染料转化为芳族胺化合物，然后产生好氧的偶氮还原酶，以进一步用无机材料将其氧化。3.化学法研究进展3.1载钯树脂对偶氮类染料的吸附降解近几年来，利用钯树脂吸附、航行到镭染料中，成为一个新的研究方向，这一方法是利用吸附和聚力分离材料-离子交换树脂吸附和分解亚藻类染料，其中集螯树脂。它对金属离子群发的强度大，选择性高，全日性强，吸附量大，作为钯树脂聚合物催化剂的功能材料，具有出色的稳定性，由离子交换树脂Carry上的钯和铂等催化剂制成，树脂载体的吸附通过作用和钯的促进作用，还原作用，偶尔会改变氮染料分子的构成，产生脱色效果。钯树具有强大的脱色能力和转化为偶氮染料分子的能力，在新的研究方向会成为巨大的动力。3.2高铁酸盐对偶氮类染料的降解脱色高铁盐具有很强的氧化性，可进行氧化消毒，并将其还原为三价铁离子水解，形成氢氧化铁时可以吸附玄浊杂质，高铁酸盐具有很强的漂白能力，高效凝聚能力，具有良好的杀菌消毒能力和快速去除水中恶臭物质的能力，运用化学循环试行法，对高铁离子对偶氮染料进行分解脱色研究结果显示，高铁酸根离子处理后，现有染料的氧化还原棒循环推送试行曲线中消失了。而F3+F2+的氧化还原棒。实验处理减少废水的有机成分，去除废水CODcr的概率达到60%，以上可以看出，偶氮类废水和废金属盐有很强的处理能力。3.3Fenton试剂法Fenton试剂法是利用Fenton试剂在天然或人工添加亚铁离子时，与过氧化氢发生作用，引起较高反应活性化的氢氧化基玻璃基与污染物反应快，无二次污染，用这种方法处理的过程比较容易控制，对设备的要求不高，Fent试剂对于难解的污染物，有很强的氧化物质具有能力，测试结果显示，当处理含有高浓度、复杂成分、高盐的废水时，当H2O2(质量分数为30%)投加量为12.5mL/L，pH为3，F2+H2O2的摩菲为1比10，反应6h后废水中CODC的去除率最高，为81.3%，可见该法对处理高盐藻类染料具有较强的处理能力。4.电化学氧化法研究进展电化学氧化处理难降解偶氮类染料废水是指水中的有毒污染物在高电位的阳极上直接发生降解或利用电极表面产生的羟基自由基等具有强氧化性的基团使染料分子发生氧化还原反应转化为CO2、H2O和无机离子。根据反应的不同，电化学方法可分为电化学直接氧化和电化学间接氧化，在废水处理过程中，电化学直接氧化和化学间接氧化共同作用，完成了染料废水和有机污染物的脱色过程和有机污染物的分解过程。4.1电化学直接氧化法近来，电化学方法已广泛用于偶氮染料废水和其他水处理领域的处理。掺硼金刚石薄膜（BDD）被用作电极材料，以降解偶氮染料反应性黑5（如Vasconcelos），高效液相色谱和质谱法用于测量中间体和副产物。研究发现，活性黑5中的芳环和生色基团电解生成芳香族化合物，进而转化为CO2等无机物。染料废水的活性黑5在两极高电极的作用下，通过电极和电子交换，破破坏活性黑5分子结构的过程，将其氧化为无害物质，并通过电化学直接氧化有机物，有机物在两极中失去电子，无污染CO2和H2O等换成无机物。4.2电化学间接氧化法AnaIsabel等采用Pt和碳纳米管作为工作电极，电解液中的电解质NaCl经电解后生成Cl2，Cl2溶于水转化为HClO氧化降解偶氮类染料活性黑5。在整个反应过程中，电极表面产生的活性物质Cl2溶于水后将污染物间接氧化降解为CO2、H2O等物质。电化学间接氧化可产生阳极氧化和氧化剂氧化的协同效应，从而大大提高了分解效率和分解程度。电化学间接氧化有机物的过程是有机物在氧化剂的作用下生成中间体失去电子转化为无污染的CO2和H2O等无机物。电化学氧化法可能发生在常温常压下，有效处理生物危害的有机废水属于干净高效的水处理技术，电极的种类直接影响有机物的分解率，因此选择合适的电极这是电化学氧化法的关键。它使用绿色能源（太阳能，风能等）为反应提供电能，并减少不可再生的能源消耗。5.偶氮类染料废水处理的展望设计和研究简单，经济和有效的偶氮废水处理方法对于控制水污染和保护水环境至关重要。目前，处理偶氮染料废水的方法很多，生物方法是未来控制偶氮染料废水的主要方向，就微生物技术而言，必须系统地科学结合处理偶氮染料废水的缺陷。单一技术方法通过在不改变染料特性的情况下将某些分子引入染料分子中来优化工艺系统的构造和操作条件，建立超级细菌，扩展分解范围，提高效率并引入生物降解性。化学转化和改善。然而，通常仅通过使用生物方法处理水质复杂的偶氮染料废水通常难以获得所需的结果。因此，建议根据具体情况结合废水预处理后的理化处理方法来提高处理效率，我相信偶氮染料废水处理方法迟早会遵循更简单，更有效，经济，实用和人类居住的环境，促进偶氮染料处理方法的改进与优化。近年来，环境污染日益严重直接影响着人们的生产和生活。“先污染后治理”的老路已不再适用于当今的工业生产，绿色化学成为新世纪化学发展的主要方向，改进了现有的偶氮染料废水处理技术，符合绿色化学的发展要求。太阳能、风力、生物质等可再生能源转化为偶氮类染料废水处理过程的主要能源，在偶氮染料的处理中，物理方法的吸附和提取方法将污染物从一相转移到另一相，并且基本上不能处理偶氮染料。超声方法可以分解有机物，但易受环境干扰。化学法中的电化学氧化法存在产物分离问题，Fenton氧化法需要在Fenton试剂存在下才能起到降解有机物的作用，超临界水产化法的反应条件太苛刻，生物法上的细菌培养直接影响偶氮类染料的分解率。偶氮类染料种类和数量的增加推动着处理方法的不断创新，单独采用一种方法处理偶氮类染料废水已不能满足实际生产的需要。在废水处理装置处，利用多种处理方法（超声波和液体提取、光催化氧化和膜分离）共同处理偶氮类染料废水是有效处理高效快速处理的染料废水的手段。偶氮类染料废水经处理达标后排放。参考文献[1]查燕技.探索有机偶氮类颜料结构特征与其应用性能关系[J].科技风,2020(12):167.[2]郑敏燕,魏永生,古元梓,侯雅慧,袁戈.液晶化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