基于新型吸附材料的印染废水深度处理技术研究

引言：由于印染厂的极速发展产生了大量的废水且向环境里排放，这些废水含有种类多且色泽深，而且本身可生化性差等特点严重危害到了环境，传统的污水处理方法有一定的效果但是却存在深度处理不足的问题。以这种新吸附物质为主体的深度处理工艺，我们可以有针对性地提高水质环保能力，促进印染行业的长久发展。

、新型吸附材料的特性与优势

1.1 新型吸附材料的种类与结构特点

目前新型吸附剂可谓“百花齐放”，以炭为主的吸附剂、金属有机骨架和高分子吸附聚合物等是最常见的吸波材料。活性炭纤维具有纤细的织构、极高的比表面积以及孔结构分布情况，可对有害污染物进行吸收。碳纳米管的独特之处在于，碳原子在表面处的配位不饱和度较高，导致其具有强大的化学活性和反应速率。石墨烯是单原子层厚度的具有二维结构的碳基材料，比表面积非常之大，以及其出色的载流子迁移率。最后金属有机框架是利用金属离子或者金属簇与有机配体间的自组装过程生成的一种有序排列多孔材料，它可提供具有调节性的孔结构及较高的表面性。而高分子吸波聚合物因其高含量的高级官能团可进行靶向制备和改性。

1.2 新型吸附材料对印染废水污染物的去除优势

新型吸附剂处理纺织业废水的特点：首先，新型吸附剂具有很大的表面积和复杂的结构，这些结构可以提供更多的吸附点，从而增加与污染物的交互作用面积，增强了吸附效果。其次，新型吸附剂具有外表面特殊的活性基团，因而能够在物理或化学上与废液中污染物产生作用，加强了捕获性。例如具有胺基、羧基功能基团的新型吸附剂利用静电力和氢键等方式将印染业废水中的染料牢牢地连接在一起。其次，具有良好的选择脱色性，能有效降低废水的色度、COD，提高废水可生化性。

1.3 新型吸附材料的稳定性与再生性

新型吸附剂通常具有良好的化学稳定性和热稳定性，在不同环境条件下均能保持其结构和功能的稳定性，这使得新型吸附剂在印染废水的处理中可以连续稳定运行，降低更换频率和成本；并且新型吸附剂具有很好的再生性，可通过有效的再生方法，如热再生、化学再生、生物再生等方法对其吸附能力重新进行活化，达到再生利用的目的，随后可再次用于印染废水的处理，提高资源利用率，降低废弃物的产生量。

二、新型吸附材料对印染废水中污染物的吸附机理

2.1 物理吸附机理

物理吸附指的是由于分子间的作用力引起的吸附作用，即吸附质与吸附剂间发生范德华力作用产生的物理吸附。新型吸附材料具有大的比表面积和多种微观结构，可提供大量吸附位点吸附印染废水中的污染物。当印染废水中的大量污染物分子接触新型吸附材料时，便会利用扩散作用深入进入吸附材料内并固定在孔壁上，此物理吸附过程是可逆的，且释放的热量少，吸附速率快。在印染废水中应用物理吸附法主要是对水中较大的有机物和大颗粒杂质的去除。

2.2 化学吸附机理

化学吸附是指吸附物质与被吸附物之间发生化学键相互作用的吸附方式。功能化基团(如胺基、酸基、醇基等)表面新制备吸附材料与印染废水中的染料分子和重金属离子发生化学作用，形成新的化学键，从而实现污染物的净化。通常情况下化学吸附属于不可逆的吸附，生成热量大，吸附速率较小。但有选择性，可以精准脱除印染废水的特定种类污染物。以含胺基的吸附材料为例，可通过静电力作用和氢键作用吸附并固定阴离子染料分子，从而实现对染料更好的去除作用。

2.3 离子交换吸附机理

离子交换吸附就是指吸附剂表面的可交换离子与印染废水中的离子发生交换反应的过程。部分新型吸附剂(如离子交换树脂)含有可以置换的离子基团，当印染废水的离子与吸附剂表面的离子基团接触时，就会发生离子交换反应，从而把污水中的离子带入到吸附剂中。离子交换吸附法选择性好、吸附量大的特点对印染废水中重金属离子、无机盐类污染物吸附性较好。如用阳离子交换树脂即可吸附印染废水中的铜离子、铬离子等阳离子。

三、基于新型吸附材料的印染废水深度处理工艺设计

3.1 吸附装置的选择

吸附系统是一种比较先进的技术设备，其借助于新型的吸附材料对印染废水进行更彻底、细致的净化。常用的吸附系统有吸附器，主要是固定床吸附器、流化床吸附器以及移动床吸附器。固定床吸附器的构建较为简单且操作方便，它在其中填充吸附颗粒，当污水从其中的一侧进入后会从另一侧排出，将污物进行吸收。这种方法主要使用在低流量低浓度的印染污水中。流化床吸附器是使吸附颗粒漂浮在水中，这一方法可以扩大污水与吸附颗粒之间的接触面积，可提高传递效率，但存在较多的吸附颗粒损耗，它更适合于处理大流量高浓度的印染废水。移动床吸附器集固定床和流化床的特点于一身，它的吸附颗粒缓慢地流动在吸附管内，污水则是从其一侧倒流过吸附颗粒，实现不断吸附循环的过程。这种方法主要用于大规模的印染废水处理工程中。

3.2 操作参数的优化

对新吸附材料吸收污染物的关键操作因素包括吸附时间、废水流速、吸附物质投料量、pH 值和温度等。随着吸附时间的延长，新吸附材料能够更多地吸收污染物，一旦达到平衡，则延长吸附时间并不会进一步提高吸附效果；而废水流速太快，它和新吸附材料不能充分接触则降低新吸附材料的性能，而流速太慢，它将使费用太高。吸附材料投料量的多少能从污染物中解吸程度越高，而由此带来的是使用的投料成本增加，pH 值影响污染物在废水中的形态及其表面所带电荷，从而间接地决定吸附效果。温度对吸附的影响非常复杂，从热力学的角度而言，吸附剂的热容一般是随温度升高而减小，在化学反应过程中吸附剂的热容可能随温度增大而增大。因此，我们必须通过实验确定最适宜的操作条件，从而提高新吸附材料对纺织印染废水的净化。

3.3 工艺流程的设计

传统的印染废水深层处理过程主要由前处理、吸附处理以及后处理三个部分组成。在印染废水的前处理过程中，主要是通过去除污水中的固体垃圾和大颗粒物，从而减轻后处理过程中的压力。常见的前处理方法主要有栅栏拦截、沉淀法和过滤器。而在吸附处理部分，主要是依靠新型的吸附剂，从而对印染废水中的其他杂质进行进一步的吸附处理。最后则是印染废水的后处理处理部分，其处理目的主要在于对过滤后的水进行进一步的优化，从而能够使其达到排放标准，或再循环利用等。而具体的后处理方式选择，则需要根据实际情况出发，比如杀菌，深度过滤等。另外，我们也需要注意有效回收，再次应用吸附剂，从而方便其脱离在印染废水的吸附处理部分。

结束语：利用新型吸附材料对印染废水进行深度处理具有明显优势及巨大的发展潜力。新式吸附材料具有自身独特的构型与性质，使其具有良好的污泥脱除效应，且不同类型的吸附效应赋予其更高层面的吸附效率。合理的设计步骤及操作参数的设置可以充分挖掘出这种新型吸附材料的效应，起到较为理想的印染废水深度处理效果。但是，由于该技术仍面临诸如材料成本、二次合成技术等方面的一些问题。为了克服上述技术难题及推动其在印染废水深度处理的应用，需要我们进一步对该技术的研究及完善。

参考文献：

[1] 炼油污水深度处理回用技术研究[J]. 刘成刚;李云峰;张庆民;马春香;刘艳.吉林化工学院学报,2020(05)

[2] 钢铁厂循环水排污水深度处理回用技术的研究应用[J]. 徐海波;张楠;杨军;林亚祥.工业水处理,2021(09)

[3] 膜技术在污水深度处理回用中的应用研究[J]. 宫成清;罗丹;李新鑫.环境保护与循环经济,2021(11)