Las aguas residuales de impresión y teñido provienen de aguas residuales de impresión y teñido, y el efecto de decoloración no es bueno. ¿Qué debo hacer?
Debido a la diversidad de la producción de tintes, se está desarrollando hacia la resistencia a la fotólisis, la oxidación y la oxidación biológica, lo que aumenta la dificultad del tratamiento de las aguas residuales de los tintes. En segundo lugar, el color es intenso, pero la composición es compleja. En tercer lugar, la calidad y cantidad del agua son inestables y las descargas son intermitentes. El objetivo del tratamiento de las aguas residuales de impresión y teñido es generalmente la eliminación y decoloración de la DQO, pero el problema de la decoloración es más difícil.
3. Método de tratamiento de decoloración
3.1 Método físico
3.1.1 Método de adsorción
La adsorción es el uso de materiales sólidos porosos para método de eliminación de aguas residuales de una o más sustancias. La tecnología de decoloración por adsorción se basa en la adsorción de adsorbentes para eliminar las moléculas de tinte. La adsorción se puede dividir en adsorción física, adsorción química y adsorción de intercambio iónico según su fuerza. Los adsorbentes que se utilizan actualmente para la adsorción y decoloración se basan principalmente en la adsorción física, pero las fibras de intercambio iónico y la bentonita modificada también tienen adsorción química.
Los adsorbentes comúnmente utilizados incluyen carbón activado, fibra de intercambio iónico y otros adsorbentes regenerables. Así como adsorbentes no renovables, como diversos minerales naturales (bentonita, tierra de diatomeas), residuos industriales (cenizas, cenizas volantes) y residuos naturales (carbón, serrín), etc. El adsorbente tradicional es el carbón activado, que tiene una superficie específica elevada (500-600 m2/g). Solo tiene un buen rendimiento de adsorción para tintes solubles en agua, como tintes catiónicos, tintes directos, tintes ácidos y tintes reactivos. El carbón activado es muy eficaz para eliminar la materia orgánica disuelta (peso molecular inferior a 400) en el agua, pero no puede eliminar los tintes hidrofóbicos coloidales en el agua. Si la DBO5 de las aguas residuales >: 500 mg/L, no es económico utilizar el método de adsorción. La bentonita, como adsorbente y floculante en el tratamiento de agua, se ha utilizado ampliamente en el campo de la decoloración de aguas residuales de impresión y teñido. En los últimos años, se ha convertido en varios compuestos de bentonita, fibra VS y fibra de intercambio catiónico a base de poliestireno. Tiene funciones físicas de adsorción e intercambio iónico, gran superficie específica, rápida velocidad de intercambio iónico, fácil regeneración y buen efecto de decoloración en aguas residuales de tintes catiónicos refractarios. El efecto de decoloración de algunas bentonitas modificadas es incluso mayor que el del carbón activado [También se han desarrollado algunos adsorbentes, como los purificadores de agua compuestos de diatomita que integran propiedades de adsorción y floculación de bentonita modificada con propiedades de floculación preparadas con cenizas volantes de plantas de energía Cenizas volantes hidrofóbicas; Tiene una alta tasa de decoloración para aguas residuales de tintes hidrófobos e hidrófilos. Además, los desechos industriales (como cenizas, cenizas volantes, etc.), los desechos naturales (como carbón, aserrín, etc.) y la paja vegetal (como mazorcas de maíz, etc.) tienen un cierto efecto de adsorción en la impresión y teñir aguas residuales.
El método de adsorción es especialmente adecuado para decolorar aguas residuales de impresión y teñido de textiles que son difíciles de biodegradar. La tecnología de adsorción y decoloración de aguas residuales de impresión y teñido es un método muy eficaz y económico. La tecnología de adsorción y decoloración con carbón activado no es adecuada para el tratamiento primario de aguas residuales de impresión y teñido, y solo se puede utilizar para una decoloración profunda. Los costos del tratamiento con carbón activado son altos y la regeneración es difícil. Por lo tanto, la tecnología de regeneración con carbón activado es un tema de investigación en curso, entre los cuales la regeneración biológica es una dirección de investigación clave. Las materias primas adsorbentes de carbón y escoria están ampliamente disponibles y son de bajo costo. Sin embargo, existe una contaminación secundaria después del tratamiento de aguas residuales de impresión y teñido, y solo es adecuado para su uso junto con métodos bioquímicos o filtración de arena. La resina de intercambio iónico es particularmente eficaz para adsorber colorantes solubles en agua y el desarrollo de adsorbentes de intercambio iónico es una de las principales direcciones de desarrollo en el futuro. El desarrollo de nuevos materiales adsorbentes que sean de bajo costo, altamente eficientes y adaptados a las condiciones locales es una tecnología prometedora. La combinación optimizada del método de adsorción y otros métodos de tratamiento puede lograr un mejor efecto de decoloración. [5]
En resumen, la dirección de desarrollo de la decoloración por adsorción se refleja en dos aspectos: ① desarrollar y buscar nuevos adsorbentes basados en el mecanismo de adsorción; ② modificar y activar los adsorbentes existentes, mejorar el efecto de decoloración y la regeneración; capacidad.
3.1.2 Decoloración por ultrafiltración
La ultrafiltración utiliza una cierta fuerza impulsora de presión de fluido y una membrana semipermeable con un tamaño de poro de 20 ~ 200 μ a para separar las moléculas altas y las moléculas bajas. La esencia de la ultrafiltración es un proceso de detección y el tamaño de los poros en la superficie de la membrana es el principal factor de control. La ventaja de este método es que no produce efectos secundarios y puede usarse repetidamente. Ya a principios de la década de 1970, se intentó utilizar la tecnología de separación por membranas para tratar las aguas residuales de impresión y teñido. Actualmente, este método se puede utilizar para eliminar una variedad de tintes y aditivos. Sin embargo, debido a la dificultad que supone separar las mezclas de tintes, y en esta tecnología, el rendimiento de la membrana semipermeable juega un papel decisivo. En términos de materiales, las membranas incluyen membranas dinámicas, membranas de celulosa, membranas de ultrafiltración de polisulfona, membranas de ultrafiltración cargadas o membranas sueltas de ósmosis inversa [6].
(1) Membrana dinámica La membrana dinámica ZrO-PAA es factible en términos de efecto de tratamiento y economía, pero consume mucha energía. La tasa de reutilización del agua permeada y los productos químicos puede alcanzar del 88% al 96%. .
(2) Membrana de celulosa. La selectividad de la membrana CA cambia con la interacción entre la superficie de la membrana y varios tautómeros colorantes, pero el material de la membrana en sí todavía tiene deficiencias en términos de resistencia al pH y a la temperatura. La membrana de celulosa es superior a la CA en resistencia a ácidos y álcalis, resistencia a la presión, resistencia a la temperatura, etc. Cuando se utiliza una membrana de ultrafiltración de celulosa para la ósmosis inversa para tratar las aguas residuales de impresión y teñido, la tasa de eliminación de tinte es superior al 97% y el agua se puede reciclar. Sin embargo, la operación de alta presión requerida para la ósmosis inversa aún es insuficiente.
(3) La membrana de ultrafiltración de polisulfona tiene grandes perspectivas de aplicación debido a su buena estabilidad física y química.
Reemplazar las membranas de celulosa con membranas de ultrafiltración de polisulfona puede lograr un funcionamiento a alta temperatura, recuperar tintes y reducir la contaminación, pero aún no puede cumplir con los estándares nacionales de emisiones.
(4) Membrana de ultrafiltración cargada o membrana de ósmosis inversa suelta se utiliza para describir una membrana cuyo rendimiento de separación se encuentra entre la ósmosis inversa y la ultrafiltración. La membrana de ultrafiltración cargada se define por su estructura química que contiene grupos cargados, mientras que la membrana de ósmosis inversa suelta lleva el nombre de su estructura física. Suelen referirse a membranas. La tasa de rechazo de la sal NaCl es solo del 2% al 3%, pero tiene una tasa de separación más alta para sustancias con pesos moleculares de 500 a 2000. Al mismo tiempo, mantiene un alto flujo de agua. El peso molecular de los tintes generalmente está justo dentro del rango de corte de tales membranas, especialmente los tintes iónicos. La membrana tiene una excelente resistencia al pH, estanqueidad a la presión, resistencia a la contaminación y resistencia a la temperatura cuando funciona a baja presión (10 kg/cm2), y tiene amplias perspectivas [7].
3.1.3 Método de degradación por radiación
La radiación ionizante puede degradar eficazmente las soluciones acuosas de tinte y la tecnología de radiación tiene un buen efecto sinérgico con otras tecnologías. En comparación con la tecnología de tratamiento de contaminantes convencional, la tecnología de radiación se lleva a cabo a temperatura y presión normales, tiene las características de un proceso simple y sin contaminación secundaria, y tiene ventajas únicas en el tratamiento de contaminantes orgánicos refractarios. [8]
Utilice rayos γ de 60Co para irradiar soluciones acuosas de naranja de metilo y azul brillante reactivo KNR. Después de la irradiación, los picos de absorción característicos de la solución acuosa de tinte en las regiones visible y ultravioleta disminuyeron gradualmente hasta cerca de cero a medida que aumentaba la dosis absorbida, lo que indica que la reacción de degradación por radiación no solo destruyó el cromóforo de las moléculas de tinte, sino que también destruyó el Estructura molecular orgánica del tinte. La tasa de decoloración y la tasa de eliminación de DQO aumentan con el aumento de la dosis absorbida. El peróxido de hidrógeno y la radiación tienen un efecto sinérgico. Con la misma dosis absorbida, tanto la tasa de decoloración como la tasa de eliminación de DQO aumentaron con el aumento de la concentración de peróxido de hidrógeno. Cuanto mayor sea la concentración inicial de la solución, peor será el efecto de eliminación y decoloración de DQO. La presencia de oxígeno puede promover la degradación de las moléculas de tinte. Bajo las mismas condiciones de irradiación, los efectos de degradación de la radiación de los tintes son ligeramente diferentes debido a las diferentes estructuras moleculares de los tintes [9].
Aunque el método de radiación se caracteriza por una alta tasa de eliminación de materia orgánica, un pequeño espacio para el equipo y un funcionamiento sencillo, el equipo utilizado para generar partículas de alta energía es caro y tiene altos requisitos técnicos. Además, este método consume. mucha energía y tiene una tasa de utilización de energía pobre es baja. Si realmente se pone en práctica, será necesario mucho trabajo de investigación.
3.2 Métodos físicos y químicos
3.2.1 Método de floculación
La tecnología de floculación y decoloración de aguas residuales de impresión y teñido es una tecnología con bajo costo de inversión, pequeña Ocupación de equipos y gran capacidad de procesamiento, tecnología de decoloración ampliamente utilizada. Una fábrica de impresión y teñido utiliza el proceso de filtro biológico de aireación suspendida, decoloración y coagulación para tratar aguas residuales compuestas principalmente de tintes reactivos. Las concentraciones de masa promedio de CODcr y ss del agua cruda son 296, 285 mg/L respectivamente, y la cromaticidad promedio es 550 veces. Los indicadores de calidad del agua efluente tratada correspondientes son 40, 20 mg/L y 6544 respectivamente.
Hay muchos tipos de floculantes utilizados en aguas residuales de impresión y teñido, que se pueden dividir aproximadamente en tres categorías: floculantes inorgánicos, floculantes orgánicos y floculantes microbianos. Entre ellos, los floculantes orgánicos se dividen en floculantes de polímeros orgánicos naturales y floculantes de polímeros orgánicos sintéticos. Debido a la compleja calidad del agua de las aguas residuales de impresión y teñido, el floculante inorgánico de sal única no puede completar la forma con un efecto de floculación superior durante el proceso de hidrólisis y floculación. La dosis es grande y el efecto de floculación es pobre. Los floculantes de polímeros inorgánicos pueden eliminar eficazmente la mayoría de los tintes suspendidos en las aguas residuales, pero es difícil tratar aguas residuales con tintes de peso molecular pequeño y solubles en agua que dificultan la formación de coloides. Los floculantes de polímeros orgánicos tienen un buen rendimiento de decoloración para tintes solubles en agua y otras aguas residuales, pero el efecto es pobre cuando se usan solos y producen fácilmente sustancias tóxicas. Por lo tanto, el desarrollo de nuevos floculantes orgánicos baratos, no tóxicos y eficientes se ha convertido en una de las principales direcciones de investigación en floculación.
Los floculantes compuestos pueden aprovechar varios floculantes al mismo tiempo, lo que hace que el método de floculación sea económico y adecuado para el tratamiento de aguas residuales de impresión y teñido. Si se usan floculantes orgánicos e inorgánicos juntos, el rendimiento de puente de adsorción de los floculantes de polímeros orgánicos y la capacidad de neutralización eléctrica de los floculantes inorgánicos se pueden utilizar completamente para lograr mejores resultados en el efluente tratado. Además, los polímeros naturales como los derivados del almidón, los derivados de la lignina y el carboximetilquitosano [11] tienen las ventajas de no toxicidad, amplia gama de materias primas, bajo precio y biodegradabilidad, y también han recibido gran atención por parte de los investigadores científicos. Además, el floculante microbiano es un nuevo agente de tratamiento de agua seguro, eficiente y naturalmente degradable que se obtiene mediante la extracción y purificación biotecnológica de microorganismos o sus secreciones. En comparación con los floculantes comunes, tiene las ventajas de una fácil separación sólido-líquido, menos precipitación y una amplia aplicabilidad. Por lo tanto, la investigación sobre floculantes microbianos se está convirtiendo en un tema importante en la investigación de floculantes en el mundo actual [12]. En resumen, los floculantes eficientes, no tóxicos, inofensivos y respetuosos con el medio ambiente tienen amplias perspectivas de aplicación en el tratamiento de aguas residuales de impresión y teñido.
Aunque la floculación es un método común para tratar aguas residuales que contienen tintes, el efecto del tratamiento suele ser muy pobre para muchos tintes con buena solubilidad. Por lo tanto, la floculación compuesta se convertirá en el contenido principal y la dirección de desarrollo de la investigación de tecnología de tratamiento de aguas residuales industriales. De acuerdo con los requisitos reales de los efluentes, se deben utilizar métodos apropiados de pretratamiento y postratamiento para aprovechar al máximo las ventajas de la tecnología de floculación y otras tecnologías para lograr un tratamiento integral, lo cual es de gran importancia para mejorar el efecto del tratamiento de la impresión y teñir aguas residuales y reducir los costes de tratamiento.
Sin embargo, todavía existen varios problemas con la decoloración de las aguas residuales por floculación: se produce una gran cantidad de lodo, debido a que la calidad de las aguas residuales varía mucho, es necesario realizar pruebas previas en cada lote de aguas residuales para determinar las mejores condiciones; , lo que aumenta el costo y el tiempo.
Un exceso de floculante catiónico producirá una gran cantidad de compuestos que contienen nitrógeno en las aguas residuales, que son tóxicos para los peces y difíciles de biodegradar e inhibir la nitrificación. Demasiado floculante también puede provocar la redisolución del sedimento. La eficiencia de decoloración es baja y no cumple con los estándares de emisiones. Por lo tanto, en la producción real, de acuerdo con los requisitos reales de los efluentes de agua, se utilizan métodos de pretratamiento y postratamiento adecuados para aprovechar al máximo las ventajas del proceso de coagulación y otros procesos para lograr el propósito de un tratamiento integral, que mejorará El efecto del tratamiento de las aguas residuales de impresión y teñido y la reducción de los costos de procesamiento son significativos.
3.3 Método químico
3.3.1 Método electroquímico
El método electroquímico es otro método eficaz para tratar las aguas residuales de impresión y teñido. El método electroquímico logra el propósito de tratar aguas residuales reduciendo indirectamente el H mediante electrocoagulación, electroflotación y el ánodo y cátodo de electrodos solubles. El método electroquímico tiene las ventajas de un equipo pequeño, una pequeña ocupación de terreno, una operación y gestión simples, una alta tasa de eliminación de DQO y un buen efecto de decoloración. Sin embargo, también tiene las desventajas de un alto consumo de energía, un alto costo y grandes efectos secundarios del oxígeno. y desprendimiento de hidrógeno. En los últimos años, con el desarrollo de la electroquímica y la industria energética, y la invención de muchos nuevos electrodos con sobrepotencial de alta evolución de oxígeno y de evolución de hidrógeno, los métodos electroquímicos han vuelto a atraer la atención de la gente. Según la clasificación de los modos de reacción de los electrodos, los métodos electroquímicos tradicionales se pueden subdividir en electrólisis interna, electrocoagulación, electroflotación y electrooxidación.
La electrólisis interna es un método de tratamiento de aguas residuales que utiliza ciertos componentes de las aguas residuales para oxidarlos fácilmente y otros para reducirlos. En presencia de un medio conductor, la reacción electroquímica se desarrollará espontáneamente, con los efectos combinados de floculación, adsorción y precipitación [13]. El método de electrólisis interna más famoso es el método de limaduras de hierro, que utiliza hierro fundido como material filtrante para remojar o pasar a través de aguas residuales de impresión y teñido, y utiliza la diferencia de potencial entre Fe y FeC y la solución. La reacción del electrodo produce un nuevo H ecológico con alta actividad química, que puede reaccionar con varios componentes en las aguas residuales de impresión y teñido para destruir la estructura del color del tinte, mientras que el producto de hidrólisis del nuevo Fe2+ ecológico producido por el ánodo tiene fuertes efectos de adsorción y floculación. . Este método no requiere una fuente de alimentación externa, es fácil de operar y tiene un bajo costo. Es un método de tratamiento prometedor.
La flotación eléctrica utiliza H2 generado a partir de hierro y aluminio como ánodo para flotar flóculos. El método de electrocoagulación utiliza Fe2+ y Al3+ producidos por reacción de electrodos para lograr floculación y decoloración. Las placas de grafito y titanio se utilizan como placas para electrolizar aguas residuales de tinte. El ánodo produce O2 o Cl2 y el cátodo produce H2. Las moléculas de tinte se destruyen mediante oxidación de O y reducción de H, de modo que la tasa de decoloración alcanza más del 98% y la tasa de eliminación de DQO alcanza más del 80%.
La investigación nacional se centra en la combinación de electroquímica y otros métodos. Entre ellos, la nueva tecnología de lecho compuesto de floculación se utiliza para tratar aguas residuales de impresión y teñido de alto color, lo que tiene un mayor impacto en el color>: Después de tratar las aguas residuales de impresión y teñido 10.000 veces, la tasa de decoloración puede alcanzar más del 99% y la tasa de eliminación de CODCr puede alcanzar el 75%. Hay muchos estudios extranjeros sobre nuevos electrodos, como Sb/SnO2, Ti/SnO2, Ti/RnO2, Ti/Pt, etc.
Los procesos avanzados de oxidación electrocatalítica (AEOP) son un nuevo tipo de tecnología de oxidación desarrollada en los últimos años que ha atraído mucha atención debido a su alta eficiencia de tratamiento, operación simple y respeto al medio ambiente. Puede generar fotorradicales directa o indirectamente a través de reacciones de electrodos catalíticos a temperaturas y presiones normales. Degradando así eficazmente los contaminantes refractarios. Chen Wu et al. realizaron experimentos sobre el tratamiento electroquímico con electrodos tridimensionales de aguas residuales de impresión y teñido. La tasa de eliminación de DQO alcanzó el 74,7% y la tasa de eliminación de croma alcanzó el 93,3% [14].
Método de oxidación
El método de oxidación es un método para tratar las aguas residuales de impresión y teñido. Destruye los dobles enlaces insaturados del grupo cromogénico en las moléculas de tinte mediante oxidación, formando un peso molecular pequeño. sustancias orgánicas o inorgánicas, lo que hace que el tinte pierda su capacidad de producir color. Los métodos de oxidación incluyen principalmente oxidación profunda a alta temperatura, oxidación química y degradación oxidativa fotocatalítica.
El método de oxidación profunda a alta temperatura es principalmente la incineración.
La oxidación química es el principal método para decolorar las aguas residuales de impresión y teñido. El mecanismo consiste en romper los grupos cromogénicos insaturados del tinte mediante oxidantes. El reactivo de Fenton (Fe2+-H2O2), el ozono, el cloro y el hipoclorito de sodio son oxidantes comúnmente utilizados. Los métodos comúnmente utilizados incluyen el método de combinación y el método de oxidación catalítica. Por ejemplo, la ventaja de utilizar el método combinado de coagulación y dióxido de cloro es que la capacidad oxidante del ClO2 es más de 9 veces mayor que la del HClO, y el método de oxidación sin cloro se puede utilizar para tratar aguas residuales.
La oxidación química puede eliminar eficazmente el color de las aguas residuales de impresión y teñido, pero no puede eliminar bien la DQO de las aguas residuales. Por esta razón, algunas personas han propuesto un método de oxidación incompleta, es decir, solo se realiza una oxidación parcial, de modo que la materia orgánica se elimina mediante floculación por acoplamiento de radicales libres. Chen Yufeng [16] y otros descubrieron a través de experimentos que cuando el reactivo de Fenton se usaba para tratar aguas residuales de impresión y teñido industriales, la tasa de eliminación de CODCr era superior al 80%. La tasa de decoloración alcanza el 95% y el costo del tratamiento es de 1117 yuanes/m3, lo que tiene un buen valor de aplicación práctica y perspectivas de mercado. Sheng Yichun [17] descubrió a través de una investigación que la tasa de decoloración de las aguas residuales de tintes solubles en agua con una concentración de tinte tan alta como 0,3 g/l llega al 95% en 2 minutos.
Al mismo tiempo, con el desarrollo y progreso de la tecnología de la energía solar, la oxidación fotocatalítica ha atraído cada vez más atención. Xia Jinhong [18] utilizó polvo de nano-TiO2 para degradar fotocatalíticamente las aguas residuales de impresión y teñido, con una tasa de decoloración del 96% y una tasa de eliminación de CODcr del 86%. El rendimiento catalítico del TiO2 es relativamente estable. Reutilizable.
La tecnología de oxidación fotocatalítica tiene ventajas sobresalientes, como equipo de proceso simple, fácil control de las condiciones operativas, bajo costo de tratamiento, fuerte capacidad de oxidación y ausencia de contaminación secundaria. Tiene amplias perspectivas de aplicación en el tratamiento de aguas residuales orgánicas. Sin embargo, las partículas de nano-TiO2 en el sistema de suspensión son difíciles de recuperar, se envenenan fácilmente y son difíciles de dispersar debido a su tamaño de partícula extremadamente fino. Por lo tanto, se requiere tecnología de carga avanzada o reactores fotoquímicos para obtener una mayor eficiencia catalítica. La tecnología de carga del fotocatalizador nano-TiO_2 tiene una importancia práctica importante por su practicidad, comercialización e industrialización a gran escala, y es la dirección principal de la investigación de TiO_2 en el futuro [19].
En resumen, el método de oxidación es un método excelente para decolorar aguas residuales de impresión y teñido, pero también tiene sus propias desventajas. Si el grado de oxidación es insuficiente, el cromóforo de la molécula de tinte puede destruirse y decolorarse, pero la DQO que contiene aún no se elimina. Si las moléculas de tinte están completamente oxidadas, el consumo de energía y productos químicos puede ser demasiado alto y el costo demasiado alto, por lo que el método de oxidación generalmente adopta el proceso de oxidación-floculación o floculación-oxidación. El proceso de oxidación-floculación hace que las moléculas de tinte solubles en agua sean hidrófobas o catiónicas, neutrales o cargadas negativamente a través de la oxidación, lo que es beneficioso para la eliminación de la floculación. Por el contrario, el proceso de floculación-oxidación utiliza la oxidación como paso posterior al tratamiento para eliminar aún más el color residual y la DQO en las aguas residuales de impresión y teñido.
3.3.3 Método de reducción
Método de decoloración de aguas residuales de tinte directo utilizando un agente decolorante reductor durante el proceso de reducción, utilizando principalmente limaduras de hierro. Las limaduras de hierro son residuos del procesamiento mecánico y se utilizan para tratar las aguas residuales de impresión y teñido. Este método se basa principalmente en reacciones electroquímicas. Las limaduras de hierro son aleaciones de hierro y carbono que forman innumerables células galvánicas diminutas después de sumergirse en líquidos residuales. Los productos de reacción del electrodo son Fe2+, H2 y OH-, todos los cuales tienen una alta actividad química y pueden eliminar eficazmente las moléculas de tinte en las aguas residuales. Otros agentes reductores incluyen polvo de seguro (+carbón activado), ácido sulfuroso y sus sales. Hong et al. [21] utilizaron el proceso A/O MBR mejorado por electrólisis dentro de limaduras de hierro para tratar aguas residuales de impresión y teñido. Las tasas de eliminación de color del efluente y DQO alcanzaron más del 90,0% y 94,9% respectivamente. Dong Yongchun [22] y otros utilizaron un sistema de reacción de reducción estable de dos componentes basado en agentes reductores que contienen azufre e iniciadores de hidruro para tratar aguas residuales de teñido directo. Tiene las ventajas de menos agente decolorante, velocidad de reacción rápida y alta tasa de decoloración. . La principal desventaja del método de reducción es que los productos de degradación son tóxicos y deben procesarse dos veces.
Proceso de oxidación avanzada
El proceso de oxidación avanzada (AOPS) se considera un método prometedor. Los llamados procesos de oxidación avanzados, como UV+H2O2, UV+O3, etc., generan radicales hidroxilo (OH) durante el proceso de oxidación y sus fuertes propiedades oxidantes decoloran las aguas residuales de los tintes. Se ha descubierto que son muy eficaces para decolorar los tintes azoicos. A medida que aumentan el O3 y el H2O2, aumenta la velocidad de reacción de las reacciones de oxidación avanzadas [23]. En la producción real, agregar algunos aditivos químicos mejorará el efecto de decoloración, y los productos de degradación producidos por el tratamiento UV+H2O2 de los tintes azo reactivos son completamente inofensivos para el medio ambiente. Recientemente, se descubrió que el método UV+H2O2 también es muy eficaz para decolorar los colorantes reactivos azoicos de diclorotriazina [24].
El oxidante O3 tiene un buen efecto de decoloración en la mayoría de los tintes sin contaminación secundaria. La introducción de luz ultravioleta puede acelerar la oxidación y mejorar la tasa de decoloración. Algunos estudiosos han señalado que el O3/UV tiene un buen efecto de decoloración en los tintes azoicos. La introducción de UV promueve que el O3 genere fuertes radicales hidroxilo oxidantes en la solución. Hu et al. [25] señalaron que aunque el ultrasonido difícilmente puede degradar el azotonio I, puede mejorar significativamente la oxidación del O3. Cuando la concentración de O3 es de 7107 mg/L, agregar una onda ultrasónica de 80w es la mejor combinación de onda ultrasónica y O3 para tratar la inflamación azoica, que no solo puede alcanzar la tasa de decoloración del 90%, sino que también ahorra un 48% de O3. Sin embargo, el coste actual de utilizar O3 para tratar las aguas residuales de impresión y teñido es relativamente alto. Desarrollar un nuevo generador de ozono y conectarlo a ondas ultravioleta o ultrasónicas es un requisito previo para la promoción del ozono en el tratamiento de aguas residuales con tintes. El efecto de eliminación del ozono sobre la DQO no es ideal.
El método de oxidación avanzado tiene una baja contaminación ambiental y buenos efectos, pero tiene graves desventajas como el alto costo del tratamiento, lo que limita su amplia aplicación.
Oxidación ultrasónica
El tratamiento ultrasónico de aguas residuales de impresión y teñido se basa en la energía ultrasónica que puede producir alta temperatura local, alta presión y alta fuerza de corte en el líquido, induciendo la escisión de Las moléculas de agua y las moléculas de tinte, lo que da como resultado radicales hidroxilo muy activos, pueden oxidar la mayoría de los contaminantes orgánicos y promover la floculación. Al mismo tiempo, la transferencia de masa aumenta bajo la acción de las ondas ultrasónicas, y la cavitación ultrasónica genera altas temperaturas y altas presiones locales, lo que puede mejorar en gran medida la tasa de oxidación de la materia orgánica por los radicales hidroxilo y mejorar la eficiencia de la degradación.
El ultrasonido puede fortalecer el tratamiento de oxidación con ozono de las aguas residuales de tintes azoicos, porque las condiciones de alta energía generadas por el efecto de cavitación ultrasónica promueven la rápida descomposición del ozono y generan una gran cantidad de radicales libres, decolorando así el nitrógeno. que contienen colorantes. La fábrica de productos químicos finos de Zhangjiagang Jiuzhou utiliza equipos de tratamiento de aguas residuales FBZ diseñados con tecnología de vibración de aire ultrasónica para tratar las aguas residuales de tintes [26], con una tasa de eliminación promedio del 97,0 % y una tasa de eliminación del 90,6 %. La tasa de reducción de la carga contaminante total es del 85,9%. Fu Dexue [27] utilizó este método para tratar aguas residuales de impresión y teñido que contenían azul de lago alcalino-5B, la tasa de eliminación de DQO alcanzó el 90,2% y la tasa de decoloración alcanzó el 98,3%. Los resultados experimentales de Liu Jing [28] muestran que el efecto sinérgico de las ondas ultrasónicas y los campos microeléctricos mejora en gran medida la tasa de decoloración y la tasa de eliminación de croma puede alcanzar el 96,6% en condiciones óptimas.
3.3.6 Método de extracción
La extracción utiliza un agente de extracción que es insoluble en agua pero que puede disolver bien los contaminantes.
Después de mezclarse completamente con las aguas residuales, las diferentes proporciones de distribución de los contaminantes en el agua y el disolvente se utilizan para separar y extraer los contaminantes, purificando así las aguas residuales. Los colorantes ácidos de las aguas residuales se pueden recuperar mediante extracción con aminas mixtas, y los colorantes aniónicos se pueden eliminar a través de largas cadenas de carbono mediante extracción de pares iónicos. El extractante se puede regenerar con hidróxido de sodio. Utilizando un sistema N235/queroseno para extraer ácido ftálico y resorcinol para producir aguas residuales de color amarillo fluorescente, la tasa de eliminación de DQO puede alcanzar el 91-98% y la tasa de eliminación de color puede alcanzar el 99,8% [29].
La extracción de pares iónicos es un nuevo método para la decoloración de aguas residuales. En este método, el residuo de tinte se agita con un disolvente orgánico insoluble. Cuando las dos fases se separan, la fase acuosa se vuelve incolora y el tinte se acumula en la fase orgánica superior. Cualquier licor residual muy teñido se puede decolorar con este método siempre que el combustible contenga al menos un grupo de ácido sulfónico o el tinte deba ser ácido. La fase orgánica se puede reutilizar varias veces [30]. Las ventajas del método de extracción de pares iónicos son: proceso sencillo de separación líquido-líquido y bajo consumo de energía. En el caso de los colorantes reactivos, sólo es necesario procesar los productos de hidrólisis formados por las sales de sodio y calcio. El extractante se puede reutilizar sin regeneración [31].
3.4 Método de tratamiento biológico
El método biológico es un método para tratar aguas residuales de impresión y teñido mediante el uso de enzimas microbianas para oxidar o reducir las moléculas de tinte, destruir sus enlaces insaturados y grupos cromogénicos. Los métodos biológicos siguen siendo el principal método para tratar las aguas residuales de impresión y teñido en el país y en el extranjero.
La desventaja del método biológico es que los microorganismos tienen ciertos requisitos de nutrientes, pH, temperatura y otras condiciones, y es difícil adaptarse a las características de las aguas residuales de impresión y teñido con grandes fluctuaciones en la calidad del agua. muchos tipos de tintes y alta toxicidad. Al mismo tiempo, también existen deficiencias como un gran espacio, una gestión compleja y bajas tasas de eliminación de croma y DQO. El tratamiento biológico de las aguas residuales de impresión y teñido no es adecuado para una sola aplicación y puede utilizarse como pretratamiento o tratamiento avanzado.
3.4.1 Tecnología de tratamiento biológico tradicional
El método de lodos activados es el método biológico más común para el tratamiento de aguas residuales de impresión y teñido, debido a que tiene la capacidad de descomponer una gran cantidad de materia orgánica. materia, eliminar algunos pigmentos, ajustar el valor del pH, tiene las ventajas de una alta eficiencia operativa y bajo costo, pero la eliminación de croma a menudo no es ideal, por lo que la tecnología de tratamiento biológico combinado es actualmente un método común para imprimir y teñir aguas residuales. En China, los métodos biológicos más comunes son el método de lodos activados por superficie y el método de oxidación por contacto. Además, existen el método de lodos activados por aireación por chorro, el método de lodos activados por aireación por chorro y el método de plataforma giratoria biológica.
En el tratamiento de aguas residuales de impresión y teñido, el mecanismo de degradación único del proceso anaeróbico-aeróbico ha atraído una amplia atención nacional y ha sido investigado y aplicado en profundidad, logrando resultados obvios [32]. Lou Jinsheng et al. utilizaron procesos anaeróbicos-aeróbicos para tratar las aguas residuales de impresión y teñido y lograron buenos resultados. La tasa de eliminación total de DQO fue superior al 90% y la tasa de decoloración fue superior al 95%.
3.4.2 Tecnología de tratamiento microbiano mejorada
Con el desarrollo de nuevos productos y nuevas tecnologías en la industria textil, la cantidad y el tipo de tintes solubles en agua, tintes reactivos y lodos químicos en aguas residuales de impresión y teñido El aumento continuo ha llevado a una disminución de la biodegradabilidad de las aguas residuales de impresión y teñido, como una gran cantidad de alcohol polivinílico (PVA). Por lo tanto, la selección y aplicación de bacterias decolorantes optimizadas y bacterias degradantes de PVA ha atraído la atención de la gente. La cría y el cultivo de diversas bacterias o flora decolorantes excelentes es una importante dirección de desarrollo de los métodos biológicos. Los hongos de pudrición blanca no solo tienen un buen efecto de decoloración en el tinte reactivo rojo brillante X3B, sino que también tienen un buen efecto de degradación en las aguas residuales de tintes reales con una composición compleja y pueden eliminar eficazmente la DQO y la DBO5 en las aguas residuales de impresión y teñido. Aunque no puede biodegradar completamente las aguas residuales de tintes, aporta una gran comodidad para el tratamiento avanzado posterior [33].
Huang Jianmin [34] utilizó el método de enriquecimiento para aislar cepas en el experimento. Las bacterias decolorantes obtenidas tienen un efecto decolorante obvio en las aguas residuales de impresión y teñido, y la tasa de decoloración puede alcanzar más del 70%. En comparación con la adsorción y decoloración con carbón activado, la diferencia no es grande, lo que demuestra que es factible utilizar microorganismos para tratar el problema del color de las aguas residuales de impresión y teñido, pero todavía queda mucho trabajo por hacer en la detección de cepas bacterianas.
3.4.3 Tecnología de tratamiento de biorreactor de membrana
Como nueva tecnología de tratamiento de aguas residuales, el biorreactor de membrana es una combinación orgánica del método tradicional de lodos activados y la tecnología de separación de membrana al aumentar la concentración y la actividad. de ciertas bacterias específicas a través de la membrana, también puede interceptar muchas macromoléculas que se descomponen lentamente y son difíciles de degradar, y mejorar su eficiencia de degradación al extender su tiempo de residencia. Sin embargo, debido a que las membranas son propensas a obstruirse y tienen altos costos de fabricación, existe cierta resistencia a la promoción integral de la tecnología de membranas en el campo del tratamiento de agua. Con el desarrollo de la ciencia de los materiales, el avance de la tecnología de fabricación de membranas, la mejora de la calidad de las membranas, la reducción de los costos de fabricación de las membranas y la mejora de los procesos, el rango de aplicación de los biorreactores de membrana será cada vez más amplio.
3.4.4 Tecnología de decoloración de enzimas biológicas
Algunos tratamientos biológicos anaeróbicos y aeróbicos combinados pueden mejorar la biodegradabilidad de los tintes, pero en condiciones anaeróbicas, los tintes azo reductasa a menudo se descomponen en sus las aminas correspondientes, muchas de las cuales son hipoenergéticas o cancerígenas, y las enzimas azo reductasas son muy específicas y sólo rompen los enlaces azo de tintes seleccionados. Por el contrario, las benceno oxidasas-lignina peroxidasa (LiP), manganeso peroxidasa (MnP) y lacasa no son específicas de los anillos aromáticos y, por lo tanto, pueden degradar una variedad de compuestos aromáticos. Estas preparaciones enzimáticas pueden decolorar eficazmente muchos tintes de diferentes estructuras. La velocidad de reacción inicial está relacionada con cada enzima de la formulación (lacasa, LiP y MnP). Algunos aditivos colorantes pueden reducir significativamente las tasas de decoloración. Por lo tanto, al evaluar nuevas enzimas y sus procesos de tratamiento, se debe considerar el impacto de los auxiliares de teñido en la actividad enzimática. Los futuros trabajos de investigación se centrarán principalmente en aspectos seleccionados.
4. Perspectivas de desarrollo
A través del análisis comparativo de varios métodos de decoloración, se puede ver que cada método de tratamiento tiene ciertas desventajas en términos de economía, tecnología, impacto ambiental y practicidad. defectos. En términos generales, el método de soplado de aire, el método de coagulación, el método de adsorción y el método de filtración tienen las ventajas de un equipo simple, fácil operación, tecnología madura, etc. Sin embargo, dichos métodos de tratamiento generalmente transfieren materia orgánica de la fase líquida a la fase sólida o gaseosa. fase, que no solo no puede eliminar por completo los contaminantes orgánicos, consume productos químicos y provoca la acumulación de residuos y la contaminación secundaria. La decoloración por adsorción tiene la característica de adsorber únicamente tintes sin destruir su estructura. Sin embargo, los adsorbentes utilizados actualmente a menudo tienen desventajas como una capacidad de adsorción insuficiente o dificultad en la regeneración. Los métodos avanzados de decoloración oxidativa, como la fotooxidación, la oxidación supercrítica, la oxidación húmeda y la química del plasma a baja temperatura, se consideran métodos prometedores. Sin embargo, su elevado precio se ha convertido en una razón importante que restringe su aplicación generalizada. Se ha demostrado que algunos métodos de oxidación tradicionales, como NaClO, H2O2, ozono y oxidación ultravioleta, son ineficaces para decolorar las aguas residuales. Los métodos que fortalecen la química física y la degradación enzimática pueden tener perspectivas de aplicación muy amplias. Por lo tanto, en proyectos reales, la combinación de procesos debe seleccionarse razonablemente de acuerdo con condiciones y requisitos específicos para obtener los mejores resultados.