一種陰離子偶氮染料廢水的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種陰離子偶氮染料廢水的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]印染廢水是含有染料的有色廢水，具有水量和水質(zhì)變化大、色度高、難生物降解等特點，是難處理的工業(yè)廢水之一。近年來，偶氮類染料的使用范圍日趨廣泛，其用量已占到染料總量的50%以上，偶氮類染料物化性質(zhì)穩(wěn)定，難于降解，且中間產(chǎn)物毒害性較強，一直是污水處理行業(yè)的難點，對環(huán)境和公眾健康造成了很大威脅。因此對偶氮染料廢水的處理一直是國內(nèi)外研究的熱點。
[0003]常見的染料廢水處理方法有活性炭吸附法、Fenton化學氧化法、催化氧化法、臭氧氧化法和生物法等。不同的處理方法對染料廢水的處理效果不同，但目前仍缺乏高效處理染料廢水的實用技術(shù)。吸附法由于處理量大，反應時間短，無毒害物質(zhì)生成，是目前較為理想的廢水脫色方法。目前，吸附脫色技術(shù)是依靠吸附劑的吸附作用來脫除染料分子的。吸附劑包括可再生吸附劑如活性炭、離子交換纖維等和不可再生吸附劑如各種天然礦物(膨潤土、硅藻土)、工業(yè)廢料(煤渣、粉煤灰)及天然廢料(木炭、鋸肩)等。目前活性炭是最好的吸附劑，但存在再生困難，成本高的缺點。
[0004]天然沸石是一種具有離子交換能力和吸附能力的硅鋁酸鹽礦物，天然沸石的主要成分是呈架狀結(jié)構(gòu)和多孔性的含水鋁硅酸鹽晶體，骨架由硅氧(S14)四面體和鋁氧(AlO4)四面體通過處于頂點的氧原子互相聯(lián)結(jié)而成的一維鏈狀結(jié)構(gòu)、二維片狀結(jié)構(gòu)和三維立體結(jié)構(gòu)。但是天然沸石所含雜質(zhì)成分比較復雜，孔道常被鈉、鎂、氫、氧等阻塞，相互連通的程度也較差，天然沸石本身具有其它性能也影響天然沸石的離子交換能力和吸附能力。
[0005]目前，天然沸石主要用于處理的氨氮、重金屬等陽離子廢水，而由于沸石表面硅氧結(jié)構(gòu)極性的親水性及層間大量可交換性陽離子的水解，故沸石吸附有機物的能力較差。目前，關(guān)于有機改性沸石吸附偶氮染料廢水的研究在國內(nèi)外鮮有報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種陰離子偶氮染料廢水的處理方法，以拓寬天然沸石在廢水處理中的應用，并通過吸附脫除和生物降解相結(jié)合，實現(xiàn)了陰離子偶氮染料廢水中有害物質(zhì)的有效去除。
[0007 ]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種陰離子偶氮染料廢水的處理方法，所述工藝方法包括如下工藝步驟，
1)吸附脫除，將陰離子偶氮染料廢水通入處理池中，采用吸附劑對陰離子偶氮染料廢水中的染料分子進行吸附脫除，得到一次處理廢水；
2)生物降解，將一次處理廢水通入曝氣池，采用好氧生物法處理，對一次處理廢水中殘余的染料分子進行生物降解，得到二次處理廢水；
3)檢驗排放，對二次處理廢水進行檢測，達到排放標準的二次處理廢水直接排放，不能達到排放標準的二次處理廢水通入到處理池中進行循環(huán)處理。
[0008]本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于:所述吸附脫除步驟中的吸附劑為粒徑20?40目的改性沸石，所述改性沸石與陰離子偶氮染料廢水的質(zhì)量比為1:200?1:300。
[0009]本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于:所述改性沸石為有機改性沸石，所述有機改性沸石的制備方法具體包括以下步驟，
A.預處理，篩選出的粒徑符合要求的天然沸石，水洗后烘干，得到預處理沸石；
B.酸洗，將預處理沸石放入酸性溶液中，置于恒溫震蕩器中震蕩洗滌，酸洗后烘干，得到酸洗沸石；
C.煅燒，將酸洗沸石放入馬弗爐中，高溫煅燒后，過篩得到煅燒沸石；
D.有機改性，將煅燒沸石放入有機改性劑溶液中，在一定條件下進行改性處理，改性處理后烘干、過篩，得到有機改性沸石。
[0010]本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于:所述步驟A中的天然沸石為天然斜發(fā)沸石和/或天然絲光沸石，所述天然沸石的粒徑為20?40目。
[0011]本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于:所述步驟B中的酸性溶液為鹽酸、硫酸、磷酸的其中一種，所述酸性溶液的濃度為0.8-1.2mol/L，所述洗滌溫度為20?25°C，洗滌時間為3.0?5.0h0
[0012]本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于:所述步驟C中的煅燒溫度為400?500°C，煅燒時間為0.5?1.0h，所述煅燒沸石的粒徑為20?40目。
[0013]本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于:所述步驟D中的有機改性劑溶液為胺鹽類表面活性劑、季銨鹽類表面活性劑、甜菜堿類表面活性劑的其中一種或幾種的水溶液，所述有機改性劑溶液的濃度為0.5?0.6%。
[0014]本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于:所述步驟D中改性處理條件為加熱溫度70?80°C，反應時間1.0?2.0h，烘干溫度為80?85°C，得到的有機改性沸石的比表面積為110?130m2/g，有機改性劑在有機改性沸石中的質(zhì)量占比為1.5?2.5%。
[0015]本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于:所述生物降解步驟中，采用好氧活性污泥，在溫度為20?25°C的條件下，降解4.0?5.0h。
[0016]本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于:所述檢驗排放步驟中，排放標準為廢水中COD小于100mg/L，色度小于50倍。
[0017]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得的技術(shù)進步是:
本發(fā)明針對陰離子偶氮染料廢水的處理，通過吸附脫除和生物降解相結(jié)合，實現(xiàn)了偶氮染料廢水中有害物質(zhì)的有效去除，本發(fā)明選用有機改性沸石作為吸附劑，具有簡單易行、快速高效、費用低廉的優(yōu)點，拓展了天然沸石在廢水處理中的應用。
[0018]本發(fā)明先采用吸附脫除法對偶氮染料廢水中的陰離子型有機污染物進行有效吸附，大大降低了后續(xù)生物法的處理負荷，吸附后的廢水進入曝氣池，廢水中不能被吸附的有機污染物，經(jīng)由好氧生物降解法處理，使偶氮染料廢水達到排放標準。
[0019]本發(fā)明選用有機改性沸石作為吸附劑，通過對天然沸石的有機改性，消除了天然沸石的負電荷性，有機改性后的沸石具有正電荷性，能夠很好的吸附廢水中的陰離子型有機污染物，增強了沸石對偶氮染料的吸附能力和吸附容量，大大提高了吸附效果，具有較廣泛的應用前景，將為天然沸石在偶然染料廢水治理的工程化應用中提供技術(shù)支撐。
[0020]本發(fā)明的有機改性沸石的制備方法中:預處理的目的在于清洗沸石表面的污染物，如塵土、雜質(zhì)離子等。酸洗的目的在于溶解沸石孔徑(如空穴和通道)中的雜質(zhì)，同時半徑小的H+置換孔徑中原有的半徑大的陽離子，拓寬沸石孔徑的有效空間。通過煅燒過程，既提高了沸石的機械強度，又加大了沸石的孔徑容量，增加沸石的比表面積，進而提高吸附能力和吸附容量。通過有機改性過程，在沸石表面形成類似膠束的一層覆蓋物，使偶氮染料通過分配作用進入到沸石表面的有機相中而得以去除。
[0021]本發(fā)明通過有機改性增加吸附劑表面的含碳量，對于疏水性較強的陰離子偶氮染料來說，吸附的主要影響因素吸附劑的有機碳含量，本發(fā)明可以大大提高吸附劑對疏水性有機物的吸附量，并且將改性劑復合后，更能提高天然沸石對有機物的吸附效果。有機改性在水浴中進行是為了更好使改性劑和天然沸石相結(jié)合，使改性劑更好的與天然沸石相作用，同時有效的避免了常規(guī)振蕩改性時將天然沸石震碎的情況。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明公開了一種陰離子偶氮染料廢水的處理方法，具體包括如下工藝步驟，
I)吸附脫除，將陰離子偶氮染料廢水通入處理池中，采用吸附劑對陰離子偶氮染料廢水中的染料分子進行吸附脫除，得到一次處理廢水。
[0023]具體地，吸附脫除步驟中的吸附劑為粒徑20?40目的改性沸石，改性沸石與陰離子偶氮染料廢水的質(zhì)量比為I: 200-1:300，優(yōu)選1:250。
[0024]更具體地，改性沸石為有機改性沸石，有機改性沸石的制備方法具體包括以下步驟。
[0025]A.預處理，篩選出的粒徑符合要求的天然沸石，水洗后烘干，得到預處理沸石。
[0026]具體地，步驟A中的天然沸石為天然斜發(fā)沸石和/或天然絲光沸石，所述天然沸石的粒徑為20?40目。
[0027]B.酸洗，將預處理沸石放入酸性溶液中，置于恒溫震蕩器中震蕩洗滌，酸洗后烘干，得到酸洗沸石。
[0028]具體地，步驟B中的酸性溶液為鹽酸、硫酸、磷酸的其中一種，酸性溶液的濃度為
0.8?1.2mol/L，洗滌溫度為20?25°C，洗滌時間為3.0-5.0h。
[0029]C.煅燒，將酸洗沸石放入馬弗爐中，高溫煅燒后，過篩得到煅燒沸石。
[0030]具體地，步驟C中的煅燒溫度為400?500°C，煅燒時間為0.5?1.0h，煅燒沸石的粒徑為20?40目。
[0031 ] D.有機改性，將煅燒沸石放入有機改性劑溶液中，在一定條件下進行改性處理，改性處理后烘干、過篩，得到有機改性沸石。
[0032]具體地，步驟D中的有機改性劑溶液為胺鹽類表面活性劑、季銨鹽類表面活性劑、甜菜堿類表面活性劑的其中一種或幾種的水溶液，優(yōu)選地，胺鹽類表面活性劑為十八烷基胺乙酸鹽、油胺鹽酸鹽等，季銨鹽類表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十二烷基二甲基芐基氯化銨等，甜菜堿類表面活性劑為甜菜堿、十二烷基二甲基甜菜堿、十四烷基二甲基甜菜堿、十二烷基二羥乙基甜菜堿等，有機改性劑溶液的濃度為0.5
?0.6%ο
[0033]具體地，步驟D中改性處理條件為加熱溫度70?80°C，反應時間1.0?2.0h，烘干溫度為80?85°C，得到的有機改性沸石的比表面積為110?130m2/g，有機改性劑在有機改性沸石中的質(zhì)量占比為1.5?2.5%。
[0034]2)生物降解，將一次處理廢水通入曝氣池，采用好氧生物法處理，對一次處理廢水中殘余的染料分子進行生物降解，得到二次處理廢水。
[0035]具體地，生物降解步驟中，采用好氧活性污泥，在溫度為20?25°C的條件下，降解4.0?5.0ho
[0036]3)檢驗排放，對二次處理廢水進行檢測，達到排放標準的二次處理廢水直接排放，不能達到排放標準的二次處理廢水通入到處理池中進行循環(huán)處理。
[0037]具體地，排放標準為廢水中COD小于100mg/L，色度小于50倍。
[0038]本發(fā)明中涉及到的測試方法如下。
[0039]有機改性沸石的比表面積測試方法:采用美國NOVA 4000e比表面積分析儀氮氣吸附測定。
[0040]有機改性劑在有機改性沸石中的質(zhì)量占比的測試方法:采用高溫焙燒后的燒失量進行計算。
[0041 ]廢水中⑶D的測試方法:采用《化學需氧量的測定KGBl 1914-1989)中的回流加熱法進行測定。
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