前言
隨著染料與印染工業(yè)的發(fā)展,其生產廢水已成為當前zui重要的水體污染源之一。這類廢水具有顏色深,COD、BOD值較高,組成復雜多變,排放量大,分布面廣,難降解等特點,若不經處理,直接排放將給生態(tài)環(huán)境帶來嚴重危害。染料廢水處理主要有化學法、生化法及物理化學法[1]。活性炭是多孔性物質，且具有很大的比表面積，使目前zui有效的吸附劑之一。能有效地去除廢水的色度、COD.[2]對于一些難以生化降解、成分復雜的染料廢水，如偶氮染料廢水等，可以以活性炭吸附的方法進行脫色處理。
1.活性炭吸附法
活性炭吸附法是一種應用較早的方法.該法對去除水中溶解性有機物非常有效.但它再生比較困難,處理成本較高,因此應用面窄.一般可用于濃度較低的染料廢水處理或深度處理。
1.1活性炭對不同染料的吸附
對于印染工業(yè)，活性炭能有效去除廢水中的活性染料、酸性染料、堿性染料、偶氮染料?；钚蕴吭谖剿苄匀玖蠒r吸附率高，但不能吸附懸浮固體和不溶性染料
現(xiàn)時國內對多種染料進行活性炭吸附，其中對紅色、黑色的染料研究較多，如酸性品紅、堿性品紅、活性艷紅、活性黑、耐曬黑等等，普遍的脫色率達90%以上。
不同的染料吸附的平衡時間也不一樣，并在吸附動力學上有不同的表現(xiàn)。活性炭使一些染料脫色能較快達到平衡，一些則需要較長時間，平衡時間由3h到17h不等。另外，各種染料的吸附等溫線一般都符合Frendlich方程
1.2pH值對活性炭吸附染料的影響
幾乎所有研究活性炭對染料吸附影響因素的文獻都對pH值對活性炭吸附染料的影響作了實驗分析。pH對活性炭吸附染料的影響不能一概而論，其結果與染料廢水本身的組成與性質有關.例如，酸性染料的脫色率會隨pH增加而降低，堿性染料的脫色率則會隨pH增加而增加，而pH呈中性的染料的脫色率跟pH值的變化沒有太大的關系。但總體說來，pH值對活性炭吸附染料無任何影響或影響不大。
如在研究活性炭對酸性品紅、堿性品紅、活性黑的吸附得出，染料廢水的pH值在2～11之間變化時,酸性品紅、堿性品紅、活性黑B-113的脫色率分別在91%～95%、97.5%～100%、92.5%～97.5%之間變化.從整體來看,pH值的變化對廢水脫色率沒有太大的影響。
1.3其它因素對活性炭吸附染料的影響
除了染料種類和pH值以外，還有其它一些會影響對活性炭吸附染料的因素，比如活性炭的的孔徑分布、形態(tài)、加入量、吸附時間、溫度等。
近年來，很多科學家通過對活性炭吸附過程的進一步深入了解，在吸附機理和活性炭預處理技術方面都取得了很大的進展。G.M.Walker等研究了3種酸性染料在活性炭上的吸附行為,發(fā)現(xiàn)只有14%的比表面積發(fā)揮了吸附作用,一方面原因是由于存在多分子層的吸附,另一方面原因是活性炭中很多微孔孔徑太小,不能吸附染料大分子,同時,TamaiHisashi等也證實了中孔較多的活性炭易吸附染料分子,主要原因是中孔不僅對吸附有貢獻,同時也為吸附質的擴散提供了寬敞的通道.這說明活性炭孔徑小，雖然會有較大的比表面積，但是如果孔徑過小，對于吸附大分子染料是不利的。
同時，不同的活性炭存在的形態(tài)對于吸附作用也是有影響的?；钚蕴慷嘁娪蟹勰?、顆粒狀的，現(xiàn)在也有使用活性炭纖維作為吸附材料。
總體說來，活性炭越多，吸附效果越好；對于不同的染料有不同的*加入量，掌握*的加入量，一來可以達到好的吸附效果，二來節(jié)省原料。
實踐證明，在一定范圍內，溫度越高，吸附效率越高，這與染料顆粒熱運動頻繁，碰撞幾率上升有關。
2.活性炭吸附處理染料廢水的耦合方法
雖然活性炭是目前zui有效的吸附劑之一，能有效去除色度和COD,但是大多數(shù)是和其它工藝耦合的。活性炭吸附多用于深度處理或將活性炭作為載體和催化劑，單獨使用活性炭處理較高濃度的染料廢水的研究很少。
2.1以活性炭纖維作為載體的染料廢水處理法
對酸性染料和直接染料廢水，選用不銹鋼加活性炭作為催化電極，利用其導電、吸附、催化等綜合性能及染料分子的自由基被氧化、絮凝的原理處理染料廢水。電解時，陽極的不銹鋼逐漸溶解，同時廢水中的染料分子的自由基被氧化、聚合、絮凝，這樣發(fā)色基團就會被打破，有機物也得到降解。
活性炭纖維作為一種新型的催化電極材料，兼有導電、吸附和催化的綜合性能，用其對染料廢水進行電解處理，可以起到非常好的脫色效果，它的應用對于染料廢水的預處理具有重要的意義。
2.2微波強化內電解染料
近年來，發(fā)展了一種微波強化內電解處理染料廢水的新方法,用活性炭與鑄鐵采用一定比例混合，用活性炭的吸附作用、炭與鑄鐵以及鑄鐵本身的內電解作用處理印染廢水;然后利用微波再生炭鐵混合物。這樣不僅吸附飽和的活性炭被微波再生,吸附作用恢復并稍有提高;同時微波起到了強化炭鐵混合物的內電解作用的效果。采用這種新方法對染料模擬廢水進行處理,結果令人滿意。
2.3顆?；钚蕴控撦dTiO2薄膜
目前,國內外非均相光催化氧化處理污水的研究工作多采用無毒、難溶、可重復使用的銳鈦礦型的TiO2作為催化劑,以紫外激發(fā)TiO2,產生OH?自由基,使有機物氧化。該理論研究取得了豐碩成果。但是,該技術在實際應用中仍然存在著問題,其中需要解決的主要問題之一是TiO2催化劑的固定。有研究以杏殼顆粒活性炭作為催化劑的載體,以鈦酸四丁酯為前驅物,采用溶膠―凝膠法對TiO2光催化劑進行了固定,并對含染料溶液進行了光催化降解研究利用溶膠―凝膠技術制備以顆?；钚蕴繛檩d體的TiO2膜處理染料污水,脫色率較高,平均可達92%。
2.4載錳活性炭對甲基紫染料微波降解
有研究制備出一系列負載錳氧化物的顆?；钚蕴?通過研究并發(fā)現(xiàn):在活性炭存在下,微波輻射可使甲基紫染料廢水迅速脫色。甲基紫的微波降解動力學可近似看作一級反應。微波輻射時間、甲基紫溶液初始濃度、溶液pH值、活性炭量和微波輻射功率等因素對甲基紫的微波降解均有影響。相對于普通活性炭,適當負載錳氧化物后可以明顯提高甲基紫的降解率。
活性炭與其它材料、方法復合處理染料廢水的例子不勝枚舉，并在不斷的發(fā)展當中，通過研究，已經得到不少令人可喜的結果。
3.活性炭吸附法處理染料廢水的發(fā)展前景
染料廢水的脫色是急待解決的難題,因此研究活性炭吸附對染料廢水脫色的研究具有現(xiàn)實意義.但活性炭再生比較難、成本較高是限制活性炭吸附法的一大原因，因此，提高活性炭再生技術，循環(huán)利用活性炭降低成本是今后研究的重點。同時，鑒于活性炭處理的特殊性質，將其與其他化學劑及與其它方法耦合，處理染料廢水效果就會更好，因此，現(xiàn)時大多數(shù)有關活性炭吸附法處理染料廢水的報道不斷推陳出新，有著良好的發(fā)展前景。 |
