《水污染控制技术》

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课程模块三：石化化工废水处理教学单元 3 ：印染废水脱色 (1)

《《水污染控制技术水污染控制技术》》 3-3-13-3-1 第第 22 页，共页，共 28 28 页页天津渤海职业技术学院天津渤海职业技术学院

棉纺织印染工艺及废水排放流程图

开清棉梳棉并条粗纱细纱

络筒整经上浆

织布

坯布

粗纱卷纬

原棉

验布缝头烧毛退浆煮练漂白丝光烘干

增白染色印花废水

烘干整理漂白布色布花布

印染废水情况


印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水

印染废水产生

退浆废水煮练废水漂白废水

丝光废水

染色废水印花废水

预处理阶段

染色工序

印花工序

整理工序

印染加工工序

产生印染废水

整理废水


特点水量大浓度高

水质波动大部分废水含有毒有害物质

一般印染废水 pH 值为6~10， CODCr400~1000mg/L， BOD5为100~400mg/L， SS为 100~200mg/L ，色度为100~400 倍。

例：仿真丝工艺和印染后整理工艺，使 PVA （聚乙烯醇）浆料、人造丝碱解物（邻苯二甲酸类物质）、染料、助剂等难生化降解有机物大量进入废水。


危害

大量有机污染物，消耗水体溶解氧。沉于水底，硫酸盐厌氧分解产生硫化氢。

色泽深，一般的生化法难以去除。影响日光的透射，不利于水生物生长。

大部分偏碱性，使土地盐碱化。


（ 1 ）退浆废水特点：碱性有机废水，含有浆料分解物、纤维屑、酶等，其COD， BOD5 都很高。水量较少，污染重。是前处理废水有机污染物主要来源。

退浆：用化学药剂将织物上所带的浆料退除（被水解或酶分解为水溶性分解物），同时也除掉纤维本身的部分杂质。

各工序废水水质


煮炼：用烧碱和表面活性剂等的水溶液，在高温（ 120℃ ）和碱性（ pH=10～ 13 ）条件下，对棉织物进行煮炼，去除纤维所含的油脂，蜡质，果胶等杂质，以保证漂白和染整的加工质量。

漂白：用次氯酸钠，双氧水，亚氯酸钠等氧化剂去除纤维表面和内部的有色杂质。

（ 2 ）煮炼废水特点：强碱性，含碱~0.3% ，深褐色， BOD5和

COD 值较高。

（ 3 ）漂白废水

特点：水量大， BOD5和 COD 低。

（ 4 ）丝光废水丝光：将织物在氢氧化钠浓溶液中进行处理—提高纤维张力强度，增加表面光泽，降低织物收缩率，提高对染料的亲和力。特点：碱性较强。


（ 5 ）染色废水

主要污染物：染料和助剂。特点：随纤维原料和产品需要，使用不同染料、助剂和染色方法，废水水质变化大。色泽一般较深，可生化性差。 COD一般为 300～

700mg/L， BOD5/COD 一般小于 0.2，色度可高达几千倍

。


印花滚筒镀筒时使用重铬酸钾，滚筒剥铬时有三氧化铬产生。含铬的雕刻废水应单独处理。

含树脂，甲醛，表面活性剂等。整理废水数量较小，对全厂混合

废水的水质、水量影响小。

（ 6 ）印花废水

主要来自配色调浆、印花滚筒、印花筛网的冲洗废水，以及印花后处理时的皂洗、水洗废水。 BOD5和 COD 都较高。

（ 7 ）整理废水


印染废水发色机理

一般来说，染料分子结构中共轭链越长，颜色越深；苯环增加，颜色加深；分子量增加，特别是共轭双键数增加，颜色加深。

染料的颜色取决于其分子结构。

染料分子发色体中不饱和共轭链

供电子基（-OH、-NH2）

吸电子基（-NO2）

Wiff 发色基团学说能

级跃迁

偶极矩变

化


基本处理方法

生物处理法为主，辅以必要的预处理和物化深度处理。预处理：混凝沉淀或混凝气浮法生化处理：水解酸化法、活性污泥法或生物膜法。物化深度处理：吸附、化学氧化、电解法、高级氧化法和膜

处理法。

吸附脱色 + 化学氧化脱色


吸附法脱色


吸附法处理印染废水示例 1

研究者采用上海华钟丽娜印染有限公司的生产混合废水，该废水的成分复杂，含有多种染料，其中活性蓝染料的含量相对较高，用活性炭直接吸附方法处理原水活性炭直接吸附方法处理原水，分别投加活性炭2.5g/L、 5.0g/L、 10.0g/L、 20.0g/L 的投加量投加，电磁搅拌（转速为 400rad/min ），搅拌 60min 后停止，测定出水色度。


出水色度 (倍 )

吸附时间

活性炭投加量（ g/L ）2.5 5.0 10.0 20.0 30.0 40.0 60.0 80.0

30min -- -- -- -- 300 300 200 150

45min -- -- -- -- 250 200 150 100

60min 450 400 350 300 150 100 75 50


一种物质从一相转移到另外一相的现象称为吸附

固—液界面上的吸附：

吸附剂：具有吸附能力的固体物质。

吸附质：被吸附的物质。

物质从流体相浓缩到固体表面

吸附概念


待分离的料液通入吸附剂

吸附质被吸附在吸附剂表面

料液流出

吸附质解吸吸附剂再生

典型的吸附过程包括四个步骤：


吸附 : 典型的表面现象

吸附剂

吸附质

脱附：吸附的逆过程



（ 1 ）物理吸附：溶质与吸附剂之间由于范德华力而产生的吸附。特点：放热小，可逆，单分子层或多分子层，选择性差（ 2 ）化学吸附：溶质与吸附剂发生化学反应，形成牢固的吸附化学键和表面络合物。特点：放热量大，单分子层，选择性强

吸附分类


物理吸附与化学吸附的比较

理化指标物理吸附化学吸附

吸附作用力范德华力化学键吸附热接近于液化热接近于化学反应热选择性低高吸附层单或多分子层单分子层吸附速率快，活化能小慢，活化能大可逆性可逆不可逆


吸附速率 = 解吸速率（即 V 吸附 =V 解吸），

即在单位时间内吸附数量等于解吸的数量，则吸附质在溶液中的浓度 C与在吸附剂表面上的浓度都不再变时，即达到吸附平衡，此时吸附质在溶液的浓度 C叫平衡浓度。

吸附平衡


吸附量 q

达到吸附平衡时，单位重量的吸附剂（ g ）所吸附的吸附质的重量（ g ）

W

CCVq

)( 0

衡量吸附剂吸附能力的大小

V—— 废水容积， L；W—— 吸附剂投加量， g；C—— 吸附平衡时，水中剩余的吸附质浓度， g/L；C0—— 原水中吸附质浓度， g/L；


例题：

1 用活性炭吸附水中色素的试验方程式为：。今有 100L 溶液，色素浓度为 0.05g/L ，欲将色素除去90% ，需投加多少活性炭？

5.09.3 cq

答： C0＝ 0.05g/L

C=0.05（ 1－ 90% ）＝ 0.005g/L

q=3.9(0.005)0.5=0.276

0.276=q=V(C0-C1)/W=100(0.05-0.005)/W=4.5/W

W=4.5/0.276=16.3g


在一定 T 下， q随平衡浓度 C 变化的曲线（ q=f(C) ）叫吸附等温线。

费罗因德利希 Freundlich 吸附等温线

兰格谬尔 Langmuir 吸附等温线

类型

吸附等温式


费罗因德利希吸附等温线

nKCq /1

基本假设：固相表面具有不同的吸附位置，需有不同的吸附能量

常用于表面非常不均匀的吸附剂在一定浓度范围对单一溶质系统的等温吸附

式中： K 为常数， C 为平衡浓度

1lg lg lgq K C

n

式中： lgq与 lgC 成直线关系


兰格谬尔吸附等温线

1

abcq

ac

1 1 1 1

q ab c b

式中： a， b 为常数， C 为平衡浓度

式中：与成直线关系1

q

1

c


利用活性炭吸附水溶液中农药的初步实验是在实验室条件下进行的。 10个500mL锥形瓶中各装有 250mL 含有农药约 500mg/L 的溶液。向 8个烧瓶中投加不同数量的粉末活性炭，而其余 2个烧瓶用作空白实验。烧瓶塞好后，在 25 度下摇动 8h 。然后，将活性炭滤出，测定滤液中农药浓度。结果如下表所示，空白瓶的平均浓度均为 515mg/L 。试确定吸附等温线的函数关系式。

瓶号 1 2 3 4 5 6 7 8

农药浓度 /

(μg/L)

58.2 87.3 116.4 300 300 786 902 2940

活性炭投量（ mg/L ）

1005 835 641 491 491 298 290 253

例题


答：（ 1 ）计算每一个瓶 q 值，以瓶 1 为例。 q＝ V（ C0－ C） /W=0.25（ 515－ 0.0582） /1005=0.128（mg/mg ）（ 2 ）求出 q， 1/c， 1/q ，并作图。

瓶号 1 2 3 4 5 6 7 8

q/(mg/mg) 0.128 0.154 0.201 0.264 0.329 0.431 0.443 0.506

1/q 7.81 6.49 4.98 3.82 3.04 2.32 2.26 1.976

1/c(L/mg) 17.2 11.5 8.59 8.59 2.46 1.272 1.109 0.340


斜率＝ 0.3458

截距＝ 1.88

1.88＝ 1/b b=0.532

0.3458=1/ab a=5.44q=0.532×5.44C/(1+5.44C)

1/qy = 0.3458x + 1.88

0

5

10

0 5 10 15 20 1/c

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