活性炭是一種很細小的炭粒,具有很大的表面積,而且炭粒中還有更細小的孔,這些孔具有很強的吸附能力,能有效地去除印染污水的色度和COD。對于偶氮染料污水等難以降解、成分復雜的印染污水,活性炭可以對其進行有效的吸附處理。使用普通活性炭進行印染工業污水處理通常達不到排放標準,目前已有很多關于改性活性炭應用于印染污水處理的研究。本文對改性活性炭處理印染污水技術進行分析,對不同改性技術的研究情況進行了綜述,并對相關技術的發展趨勢進行展望,以期為印染污水處理技術的發展提供參考。

        氧化處理活性炭是迄今為止研究多的一種改性方法,原因可能是氧化劑容易獲得,而且氧化改性技術已經成熟。但是氧化改性容易造成活性炭比表面積和總孔容積的減小,不利于活性炭對有機物的吸附,且使用硫酸和硝酸改性時會產生二氧化硫或二氧化氮氣體。因此要根據具體水質情況,選擇合適的活性炭改性方法。

        還原改性是指利用還原劑與活性炭表面官能團發生還原反應,使活性炭表面堿性基團的含量增加,增強活性炭表面的非及性,從而提高活性炭對非及性污染物的去除效率。常見的還原劑有NaOH、KOH、H2、N2和氨水等。

        劉斌采用高溫氮氣、氨水還原改性椰殼活性炭,以增強活性炭表面的非及性,并且能夠增加炭孔數量,經處理的品紅染料污水的COD符合國家排放標準。Md.AzharulIslama等人用NaOH還原改性活性炭,使活性炭表面帶負電荷,可用作吸引陽離子亞甲基藍染料的低成本吸附劑。F.Marrakchi等人采用殼聚糖制備活性炭后用NaOH活化,得的改性活性炭不僅可以用于亞甲基藍染料的吸附,還可以用于其他陽離子染料。Manuel等人對活性炭進行有選擇性的改性,結果表明,700℃下用H2處理得的改性活性炭可以用于各種染料污水的處理。

        通過還原劑與活性炭表面官能團發生還原反應,可以使活性炭對非及性有機物的吸附性能增強。因此,還原處理的改性活性炭常用于印染污水中非及性染料的吸附。

        負載物質改性

        在改性活性炭處理印染污水的應用中,負載物質改性大多是指負載金屬改性。負載金屬通常是利用活性炭的還原性和吸附性,使活性炭先吸附在其表面上的金屬離子,再與其發生還原反應,從而利用金屬強的吸附力,大大改善改性活性炭對印染污水的處理效果。常用的負載金屬離子有銀離子、鐵離子和銅離子等。

        負載改性時,負載物質活性組分的穩定性和吸附能力是關鍵的。根據改性活性炭處理前后印染污水的色度對比可知,負載一種金屬離子時,負載銅離子的改性活性炭色度去除率顯著提高。兩種活性組分混合同時負載時,有順序的先后負載效果優于混合負載效果。比如,先負載活性高的金屬離子效果比較好。

        等離子體改性

        低溫等離子技術在不改變活性炭界面物性的情況下,通過影響孔隙結構與表面官能團,改變其表面化學性質,在活性炭改性中發揮了重要作用。采用等離子體對活性炭進行改性,將大量含氟、氮與氧的官能團引到活性炭表面,或在外加電場的作用下產生等離子體,從而增強活性炭對污染物的去除能力。

        表面活性劑改性的活性炭結合了離子交換樹脂和活性炭的優點,其交換吸附性能提高,而且改性過程不會對活性炭本身的結構造成過多的破壞。特別是陽離子表面活性劑廣泛應用于紡織、石油化工、化妝品以及環境治理等領域,離子度高,并且容易降解,對生態環境的影響小,適用于陰離子染料為主的污水處理。

        結論及展望

        活性炭如果用過一次就舍棄,其吸附的污染物會排放到環境中引起二次污染,同時造成資源浪費。因此從經濟、環境保護的角度來看,活性炭的再生是很有必要的。目前,活性炭的再生在實際應用中存在很大的限制,如果再生問題得以解決,那么活性炭在處理印染污水中的應用會更加廣泛。

        鑒于活性炭處理印染污水的特點,將其他水處理技術與活性炭吸附技術相結合,可以使印染污水達到良好的處理效果。為了進一步提高活性炭對不同染料污水的吸附效能,新型活性炭復合材料、生物活性炭與活性炭的協同改性將會是今后的研究熱點。

        預防和處理印染污水都是不可或缺的。除了采用各種方法積及治理印染污水,也要采用預防措施,并循環使用處理后的水,這樣不僅能節約水資源,而且能有效地減少印染污水對環境的污染。

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