染料废水处理技术概述

臭氧虽能有效褪去染料废水颜色，但处理后化学需氧量无明显下降。氯气氧化会带来副反应，如生成难降解有毒有机氯化物。高级氧化法作为新型氧化技术，能有效降解甚至矿化多种染料分子，备受关注。下面主要介绍混凝/絮凝、零价金属还原法和高级氧化法。

化学混凝/絮凝法

• 优势：实施成本低、操作方便，是当前最实用的染料废水处理技术。
• 原理：向污水添加特定混凝/絮凝剂，改变溶解态和悬浮污染物物理性质，使其絮凝沉淀净化水体。
• 化学混凝剂类型：
  • 低分子金属盐：硫酸铝、FeCl?、MgCl?等。
  • 无机高分子金属盐：聚合氯化铝、聚合氯化铁等。
  • 有机阳离子型聚合物：聚胺、聚亚烷基等。
• 效果对比：无机高分子盐脱色效率高于低分子金属盐；阳离子型高聚物脱色效果优于非离子型和阴离子型聚合物。
• 关键因素：选择合适混凝剂至关重要。pH值、金属离子（混凝剂）浓度对混凝过程关键，混合速率、时机、温度和时间也影响脱色率，合理优化参数可提高效率。
• 局限性：产生大量污泥，对高溶解度染料废水脱色效果差，脱色率随染料浓度和溶解度升高而下降；新型复杂结构染料分子对混凝剂选择提出挑战。

零价金属还原法

• 关注起源：上世纪九十年代起，人们关注到零价金属净化水体作用显著。
• 零价铁（ZVI）：
  • 特点：制备成本低、降解活性好、环境友好，备受关注。还原标准电势为 -0.44 eV，能与氧化性污染物（如重金属离子、As(V)、染料等）反应净化水体。
  • 对偶氮染料降解：二十年前已有诸多报道。Sangkil Nam和Paul G. Tratnyek用粒径468 - 938μm球形铁粉处理九种偶氮染料水溶液，有快速褪色效果，通过失去电子将N=N还原为胺类物质褪色。
• 改进措施：
  • 纳米零价铁：比表面积大，增加反应活性位点，提高还原能力，但存在易团聚、分离困难、稳定性差等问题。负载在多孔载体（如有序介孔硅、活性炭等）上可解决，膨润土负载的纳米零价铁能在30min内使100mg/L甲基橙溶液完全褪色。
  • 双金属零价铁：引入第二种金属元素（如铂、铜等）制备，对有机污染物有良好还原降解能力。第二相金属在还原反应中作为析氢催化剂或活泼电子供体，提高还原速率，双金属颗粒能提高反应速率、减缓腐蚀产物沉积。
• 局限性：仅对氧化性污染物有效，在染料废水中仅对偶氮废水有效。
• 联用途径：零价铁富含铁元素，反应中释放Fe2?，是良好Fenton催化剂，与Fenton反应联用可提高处理能力。Barreto-Rodrigues等人研究其对2,4,6 - 三硝基甲苯（TNT）工业废水降解，能100%除去TNT分子和有机氮，除去95.4%化学需氧量；Fu等人用基于零价铁和双氧水的高级氧化法处理酸性红73偶氮染料溶液，30min内酸性红73去除率96.8%，COD去除率约27%。

非晶合金

• 关注情况：近十年研究表明，非晶合金性能优异，较晶态零价金属更好，备受关注。
• 优势：经球磨制得的FeSiB非晶粉末对直接蓝6还原降解效率比商用铁粉高200倍；铁基非晶循环使用35次仍保持良好稳定性，是技术领先、绿色环保的新型催化剂，受国内外主流媒体关注报道，多家企业展开研制和中试研究。

高级氧化法

• 适用范围：对有毒、有害、难生物降解有机污染物（如医疗废水、染料废水等）行之有效。
• 原理：产生强氧化性羟基自由基（·OH），氧化电位极高E?(·OH)/H?O = +2.8 VNHE，能迅速与富电子有机物反应，将有毒有害难降解污染物转化为无毒无害的CO?和水等小分子无机物净化水体。
• 应用：不仅用于工业废水治理，还可除去饮用水中痕量污染物，彻底净化水体。

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