La industria de tintes textiles se ha desarrollado rápidamente en los últimos años. En la actualidad, la producción de varios tintes en mi país ha alcanzado las 900.000 toneladas y las aguas residuales de tintes se han convertido en una de las principales fuentes de contaminación ambiental. La industria del tinte tiene una amplia variedad de productos y procesos complejos. Las aguas residuales contienen una gran cantidad de materia orgánica y sal, tienen las características de alto CODCR, color intenso y fuerte acidez y alcalinidad, lo que siempre ha sido un problema en el tratamiento de aguas residuales. Este artículo presenta principalmente los métodos físicos, químicos, electroquímicos y bioquímicos en la tecnología de tratamiento de aguas residuales con tintes, así como las características y principios de estas tecnologías y sus avances y aplicaciones de investigación recientes.
1 Método físico
1.1 Método de adsorción
El método de adsorción utiliza sólidos porosos (como carbón activado, resina de adsorción, etc.) para contactar aguas residuales de tinte, y utiliza adsorbentes para La actividad superficial adsorbe y concentra materia orgánica e iones metálicos en aguas residuales de tinte en su superficie para lograr el propósito de purificar el agua.
El carbón activado tiene una fuerte capacidad de adsorción y una buena función de adsorción para tintes solubles en agua como tintes catiónicos, tintes directos, tintes ácidos, tintes reactivos, etc. Sin embargo, el carbón activado es caro y difícil de regenerar. El adsorbente de tinte hecho de quitosano mezclado con carbón activado y celulosa tiene una excelente capacidad de adsorción para tintes reactivos y tintes ácidos, con capacidades de adsorción de 264 y 421 MG/G respectivamente (la capacidad de adsorción de carbón activado de coco es inferior a 80 MG/G). El adsorbente tiene una excelente dispersión en agua y puede tratarse mediante un método de filtración por contacto sencillo y económico.
La resina de adsorción macroporosa es una perla de polímero con una estructura de red interna reticulada. Tiene una excelente estructura de poros y una alta superficie específica. La resina de adsorción se puede utilizar para eliminar sulfonatos y naftoles aromáticos que son difíciles de tratar biológicamente. Es fácil de regenerar y tiene buena estabilidad física y química. El método de adsorción de resina se ha convertido en uno de los métodos eficaces para tratar las aguas residuales de tintes.
1.2 Separación por membranas
Las principales aplicaciones de la tecnología de separación por membranas en el tratamiento de aguas residuales mediante tintes son la ultrafiltración y la ósmosis inversa. Se informa que la tasa de decoloración de las aguas residuales de tintes de tina tratadas con membranas de ultrafiltración de polisulfona de fibra hueca y tubulares está entre 95 y 98, la tasa de eliminación de CODCR es de 60 a 90 y la tasa de recuperación de tinte es superior a 95. En los últimos años, se han utilizado nuevos materiales de membrana, como la membrana de ultrafiltración de quitosano y la membrana de carbono porosa, para tratar las aguas residuales de impresión y teñido, y se han logrado buenos resultados. Xia Zhining et al. estudiaron la permeabilidad al agua y a la sal de las aguas residuales de tintes a través de una membrana de acetato de celulosa bajo la acción del ultrasonido y descubrieron que el ultrasonido puede acelerar significativamente la transferencia de masa y eliminar la "polarización de concentración" en la separación de membranas. Su permeabilidad es 1,5 veces mayor que sin ondas ultrasónicas, lo que tiene un mayor impacto en la permeabilidad de la sal. Sus tasas de rechazo son 94 y 67 respectivamente.
2 Método químico
2.1 Método de coagulación química
El método de coagulación química incluye principalmente el método de precipitación y el método de flotación. Este método es económico y eficaz, pero produce productos químicos. El lodo requiere tratamiento adicional. Las más utilizadas son las sales inorgánicas de complejos de hierro. En los últimos años, el uso de coagulantes poliméricos ha ido aumentando en el país y en el extranjero. Los floculantes de polímeros naturales incluyen principalmente tres categorías: almidón y derivados del almidón, derivados de quitina y derivados de lignina. Zeng Shulan et al. utilizaron NAOH como catalizador para hacer reaccionar el almidón de maíz con el agente eterificante M para producir almidón catiónico CST. Cuando la dosis es de 7 a 15 MG/L, la tasa de decoloración de los tintes ácidos y los tintes reactivos alcanza más del 90%. Wu Bingyan et al. utilizaron un floculante de sal de amonio cuaternario de lignina preparado mediante polimerización por injerto para tratar aguas residuales de tinte ácido J. La dosis fue de 20 mg/l. La tasa de eliminación de croma alcanza el 90%.
Fang Xinlan utiliza quitosano elaborado a partir de caparazones de camarón y cangrejo como materia prima para tratar las aguas residuales de impresión y teñido, con una tasa de eliminación de CODCR de más de 85. Los floculantes de polímeros naturales tienen una densidad de carga pequeña y un peso molecular bajo, y son propensos a la biodegradación y la pérdida de actividad de floculación. El floculante de polímero orgánico sintético tiene un gran peso molecular, muchos grupos funcionales en la cadena molecular, buen rendimiento de floculación, dosis bajas y un amplio rango de pH. Los floculantes de polímeros orgánicos artificiales representativos incluyen PAN-DCD (polielectrolito de poliacrilonitrilo modificado con diciandiamina), floculantes decolorantes de polímeros de la serie WX, PDADMA-A (objeto de polimerización de cloruro de dimetil dialil amonio) M. 2.2 Método de oxidación química
La oxidación química utiliza ozono, cloro y sus óxidos para destruir el grupo cromófórico del tinte para decolorarlo.
El método de oxidación con ozono puede lograr un buen efecto de decoloración en la mayoría de los tintes. Sin embargo, es menos eficaz con tintes insolubles en agua, como la vulcanización y la reducción. La esencia de la decoloración mediante el método de oxidación del reactivo FENTON es que los radicales hidroxilo generados por la reacción de H2O2 y FE2 hacen que la materia orgánica del tinte rompa la cadena. Además de la oxidación, el reactivo FENTON también tiene efecto de coagulación. La investigación muestra que al usar este método para tratar las aguas residuales de la producción de 2-naftalenosulfonato de sodio, primero se usa FECL3 para coagular y precipitar, y luego se usa H2O22G/GCODCR, FE2 4G/L de agua y se oxida durante 60 min a un pH de 1,5 a 2,5 para eliminar CODCR99. Croma 95.3[19].
2.3 Método de oxidación con aire húmedo
El método de oxidación con aire húmedo (WAO) consiste en introducir aire en condiciones de alta temperatura (125 ~ 320 ℃) y alta presión (0,5 ~ 20 MPA) para hacer aguas residuales La materia orgánica del gas se oxida directamente [20]. La oxidación de agua supercrítica (SCWO) se refiere a la oxidación de la materia orgánica en el agua cuando la temperatura y la presión son superiores a la temperatura crítica (374 °C) y la presión crítica (22,05 MPA) del agua. Es esencialmente una mejora y mejora del método de oxidación húmeda. Las propiedades físicas y químicas del agua supercrítica sufren cambios importantes, la interfaz de la fase de vapor de agua desaparece, se forma un sistema de oxidación homogéneo y la velocidad de reacción de oxidación de la materia orgánica es extremadamente rápida. MODEL et al. [21] trataron aguas residuales orgánicas con un contenido de carbono orgánico de 27,33 G/L. A 550 °C, dentro de los 60 S, las tasas de eliminación de cloro orgánico y carbono orgánico fueron de 99,99 y 99,97 respectivamente. En comparación con los métodos tradicionales, el método de oxidación con agua supercrítica tiene una alta eficiencia, una velocidad de reacción rápida y un amplio rango de aplicación. Puede usarse para diversas materias orgánicas refractarias cuando el contenido de materia orgánica es inferior a 2 y puede intercambiar calor por sí solo. Sin suministro de calor externo, la estructura del reactor es simple y la capacidad de procesamiento es grande.
2.4 Método de oxidación fotocatalítica
El método de oxidación fotocatalítica comúnmente utiliza H2O2 o semiconductores fotosensibilizados (como TIO2, CDS, FE2O3, WO3 como catalizadores, bajo radiación ultravioleta de alta energía, electrones). evaporarse de La banda de valencia pasa a la banda de conducción, generando agujeros en la banda de valencia, lo que desencadena una reacción de oxidación. Este método tiene una alta eficiencia de decoloración para aguas residuales de tintes, pero la desventaja es la alta inversión y el consumo de energía. Zhang Guilan et al. utilizaron un nuevo reactor fotocatalítico giratorio para lograr una tasa de decoloración de colorantes azoicos del 98% cuando se utiliza TIO2 suspendido en condiciones optimizadas. Cheng Cangcang et al. [23, 24] utilizaron fotorreactores de lecho fijo y fotorreactores de placa inclinada para realizar investigaciones de degradación fotocatalítica del tinte orgánico azul esmeralda directo GL. Después de 60 MIN de iluminación, las tasas de degradación fueron 83 y 81,4 respectivamente.
3 Método bioquímico
El método bioquímico tiene las características de bajo costo operativo y menor contaminación ambiental. Sin embargo, la calidad de las aguas residuales de tintes fluctúa mucho, con muchos tipos y alta toxicidad. Es difícil adaptarse a los microorganismos con condiciones estrictas de temperatura y PH.
El método de tratamiento aeróbico es simple de operar, tiene una alta tasa de eliminación de CODCR y DBO5, pero la tasa de eliminación de croma no es la ideal. El método de tratamiento anaeróbico tiene una mayor tasa de eliminación de croma para las aguas residuales de tintes. El método de tratamiento anaeróbico produce menos lodos y el gas producido es metano, que puede utilizarse como energía. Pero usado solo, el efecto no es ideal. En el proceso de tratamiento de aguas residuales de azul de ftalocianina, Huang Tianyin y otros utilizaron medios físicos y químicos como extracción con aire, extracción y flotación por aire para eliminar la mayor parte del NH3-N y CU2 del agua cruda y mejorar sus propiedades bioquímicas.
Después del tratamiento anaeróbico, todos los indicadores pueden alcanzar el estándar de primer nivel del estándar integral de descarga de aguas residuales, con una tasa de eliminación de CODCR de 90,0, una tasa de eliminación de DBO5 de 88,9, una tasa de eliminación de NH3-N de 99,1 y CU2. tasa de eliminación de 99,7. Debido al desarrollo de tintes que resisten la descomposición y la biodegradación en los últimos años, es difícil lograr resultados satisfactorios con un solo proceso. Ahora el proceso de tratamiento se está desarrollando hacia un proceso de tratamiento combinado anaeróbico-aeróbico. Yan Qingsong et al. [26] adoptaron un proceso anaeróbico-aeróbico para aguas residuales de tintes. La sección anaeróbica adopta el proceso UASB, digestión a temperatura media, tiempo de residencia de 48 horas, tasa de eliminación de CODCR de hasta 55, valor de DBO5/CODCR del efluente aumentado de 0,1 a 0,42, se forma lodo granular en el sistema y su rendimiento de sedimentación es bueno. La sección aeróbica adopta el método de oxidación por contacto. Después de la aclimatación, la capacidad del lodo para degradar las aguas residuales aumenta gradualmente.
Las bacterias de alta eficiencia (HIGHSOLUTIONBACTERIA) son un método que utiliza microorganismos complejos para tratar aguas residuales de tintes. Las especies bacterianas ahora se han desarrollado en más de 100 especies, como alcalígenos desnitrificantes, Thiobacillus desnitrificantes, Thiobacillus thiooxidans, etc. Puede formularse con diferentes grupos bacterianos para que diferentes aguas residuales descompongan diferentes contaminantes y es altamente específico. La eficiente flora microbiana descompone la materia orgánica en SO2, H2O y muchas moléculas orgánicas pequeñas que no tienen impacto en la calidad del agua. La tecnología H.S.B se utilizó para tratar las aguas residuales de tintes dispersos y tintes ácidos (concentración de CODCR de hasta 2000-2500 MG/L) producidas por una fábrica de tintes en Wuxi. El CODCR del efluente fue inferior a 100 MG/L y la tasa de eliminación promedio fue de 92,68. . La tasa de eliminación de anilina fue 94, la del fenol fue 93, la del nitrógeno amoniacal fue 92 y la cromaticidad fue inferior a 50 veces [27]. Para aumentar la concentración de especies bacterianas dominantes en el dispositivo de tratamiento biológico y mejorar la eficiencia del tratamiento de las aguas residuales de tintes, las bacterias libres generalmente se fijan mediante medios químicos o físicos para mantener la actividad biológica y aumentar la tasa de utilización. Los estudios han demostrado que cuando se fijan bacterias decolorantes altamente eficientes en lodos activados, la actividad de las enzimas decolorantes aumenta en un 70%.
4 Método electroquímico
La esencia del método electroquímico para tratar aguas residuales es utilizar directa o indirectamente la electrólisis para convertir sustancias tóxicas en aguas residuales de tintes en sustancias no tóxicas. En los últimos años, debido al desarrollo de la industria energética, el suministro suficiente de energía y la reducción significativa de los costos de tratamiento, los métodos electroquímicos se han convertido gradualmente en un método de tratamiento de aguas residuales muy competitivo. La purificación electroquímica de aguas residuales de tintes se puede dividir en electrólisis interna, electrocondensación y electroflotación, oxidación electrocatalítica, etc. según las diferentes formas en que se producen las reacciones de los electrodos.
El método de electrólisis interna más utilizado es el método de limaduras de hierro y carbón. Jin Jianyong utilizó electrólisis interna de limaduras de hierro para decolorar 11 tipos de aguas residuales de tintes en 5 categorías. Las investigaciones muestran que para aguas residuales con color y concentración media, la tasa de decoloración es superior a 96; agregar aditivos puede aumentar la tasa de eliminación de CODCR de las aguas residuales por encima de 70. La ventaja del método de electrólisis interna es que utiliza desechos para eliminar diversos componentes contaminantes y colores sin consumir energía. Las desventajas son que la velocidad de reacción es lenta, la columna de reacción se bloquea fácilmente y el efecto de tratamiento de las aguas residuales de alta concentración es. pobre.
Bajo la acción de un voltaje externo, el ánodo soluble (hierro o aluminio) se utiliza para generar una gran cantidad de cationes para condensar las aguas residuales coloidales. Al mismo tiempo, se precipitan una gran cantidad de microburbujas de hidrógeno. sobre el cátodo y flotan junto con los flóculos. Este método se llama electrocoagulación y electroflotación. En comparación con el método de coagulación química, la pérdida de material es aproximadamente la mitad, la cantidad de lodo es menor y no existen medidas de dosificación engorrosas. Su desventaja es el consumo excesivo de energía y material.
La oxidación electrocatalítica es la degradación directa de la materia orgánica mediante reacción anódica, o la degradación de la materia orgánica mediante radicales hidroxilo, ozono y otros oxidantes generados por reacción anódica. La ventaja del método de oxidación electrocatalítica es que la materia orgánica se oxida completamente sin contaminación secundaria. Sin embargo, la aplicación real de este método en el tratamiento industrial de aguas residuales depende de electrodos catalíticos baratos y eficientes con un alto potencial de evolución de oxígeno. Al mismo tiempo, la estructura de los electrodos y las celdas electrolíticas también juega un papel importante en la reducción del consumo de energía. Jia Jinping estudió el electrodo compuesto de electrodo de fibra de carbón activado y hierro para degradar diversas aguas residuales simuladas de impresión y teñido, y logró buenos resultados.
5 Conclusión
El proceso de producción de tintes es complejo, las aguas residuales son grandes y difíciles de tratar y el costo del control de la contaminación es muy alto. Es difícil que las aguas residuales que contienen azufre descargadas durante la reducción de sulfuro alcalino cumplan con los estándares de descarga, excepto por el costoso método de oxidación húmeda. En los últimos años, se ha utilizado el método de reducción por hidrogenación para eliminar por completo la contaminación por sulfuros. El método de sulfonación catalítica de mercurio para la producción de aminoantraquinona se cambió al método de reducción de nitrificación para eliminar por completo la contaminación por mercurio. La investigación y aplicación de varias tecnologías nuevas han mejorado enormemente la eficiencia del tratamiento de aguas residuales de tintes y han reducido los costos de tratamiento. Sin embargo, es más importante tratar los síntomas que tratar la causa raíz. La investigación y el desarrollo de procesos de producción limpios, económicos y razonables, son tan importantes como el desarrollo de procesos de tratamiento de aguas residuales eficientes y económicos. Reducir fundamentalmente las emisiones de aguas residuales es una solución a largo plazo.
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