摘要：介紹(shao)了(le)(le)近年來(lai)國內外(wai)對含(han)染料廢水(shui)處理工藝(yi)研究(jiu)的(de)(de)最新進展(zhan)，重(zhong)點(dian)(dian)介紹(shao)了(le)(le)物理法(fa)處理染料廢水(shui)的(de)(de)最新研究(jiu)成果，同時對每(mei)種處理方法(fa)的(de)(de)優缺點(dian)(dian)進行了(le)(le)探(tan)討，并(bing)展(zhan)望了(le)(le)物理法(fa)處理染料廢水(shui)新技術的(de)(de)發展(zhan)前景(jing)。

關鍵詞：物理法(fa)；染(ran)料廢水；研究進展

目(mu)前我(wo)國染(ran)(ran)料(liao)生產能力(li)居世界首位，每年各(ge)種染(ran)(ran)料(liao)的產量已達90萬(wan)t［1］，同(tong)時，染(ran)(ran)料(liao)制備及印染(ran)(ran)行(xing)業屬于(yu)高(gao)能耗、高(gao)污染(ran)(ran)的行(xing)業。據估算(suan)，在使(shi)用(yong)過程中約(yue)10％～20％的染(ran)(ran)料(liao)會被排(pai)入水體，按此計算(suan)全世界每年隨廢水排(pai)放到(dao)環境的染(ran)(ran)料(liao)約(yue)6萬(wan)t，而因染(ran)(ran)料(liao)生產及使(shi)用(yong)而產生的廢水約(yue)為(wei)7．5～15萬(wan)t［2］。

這類廢水具有(you)顏色深、毒性大、COD 及BOD 值(zhi)較高、組成復(fu)雜多變、排(pai)放(fang)(fang)量(liang)大、分布(bu)面廣(guang)、難降解等特點，若不經處(chu)理直(zhi)接排(pai)放(fang)(fang)，將會(hui)給生態環境帶來嚴重危害。近年來，國內外對于染(ran)料廢水的處(chu)理研究十分活躍，根(gen)據處(chu)理方法(fa)不同可大致分為(wei)3類（表1）。

表1 染料廢水的各種處理方(fang)法(fa)

在實際(ji)的(de)廢(fei)(fei)水處(chu)(chu)理過程中(zhong)常用(yong)多種方法(fa)組合，以(yi)(yi)取得最(zui)佳效果(guo)。其(qi)中(zhong)物理法(fa)是將污(wu)染(ran)物進行轉移(yi)以(yi)(yi)實現凈化水體的(de)作(zuo)用(yong)，由于(yu)其(qi)不能將污(wu)染(ran)物消除，因此(ci)常常被作(zuo)為染(ran)料(liao)廢(fei)(fei)水的(de)預(yu)處(chu)(chu)理方法(fa)，以(yi)(yi)便從廢(fei)(fei)水中(zhong)回收染(ran)料(liao)分子、降低鹽度及(ji)金屬(shu)離(li)子含量，提高其(qi)可生化性(xing)。用(yong)于(yu)染(ran)料(liao)廢(fei)(fei)水處(chu)(chu)理領域(yu)的(de)物理法(fa)包括：吸附法(fa)、膜分離(li)技術(shu)及(ji)磁分離(li)技術(shu)等。本文重點(dian)對物理法(fa)在染(ran)料(liao)廢(fei)(fei)水處(chu)(chu)理中(zhong)應用(yong)現狀及(ji)發展趨勢做(zuo)一介(jie)紹(shao)。

1 吸附法

吸(xi)附(fu)法(fa)是指用多(duo)孔固(gu)體(ti)（吸(xi)附(fu)劑(ji)）將氣體(ti)或液體(ti)混(hun)合物(wu)中一種或多(duo)種組分(fen)(fen)積聚或凝縮在(zai)表(biao)面進而達到分(fen)(fen)離目的的方法(fa)［3］。工業上使用較(jiao)多(duo)的吸(xi)附(fu)劑(ji)是活性炭、離子交換樹脂等，吸(xi)附(fu)特(te)點(dian)和(he)效果各有(you)不同。近年來，各種吸(xi)附(fu)劑(ji)不斷被引入(ru)染料廢水(shui)處理的研(yan)究。

1．1 活性(xing)炭(tan)吸附法

活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)法(fa)是一種應用較早(zao)的(de)(de)方法(fa)。該法(fa)對(dui)(dui)去除水中溶解(jie)性(xing)有機物非(fei)常有效，但它再生比較困難、處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)成本較高(gao)，因此應用面(mian)(mian)窄，一般(ban)可用于濃(nong)度(du)較低的(de)(de)染(ran)料廢水處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)或深度(du)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)。近(jin)年來(lai)，很(hen)(hen)多科(ke)學(xue)家(jia)通過(guo)對(dui)(dui)活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)過(guo)程的(de)(de)進一步了(le)解(jie)，在吸(xi)附(fu)(fu)(fu)機理(li)(li)(li)和活(huo)性(xing)炭(tan)預處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)技術(shu)方面(mian)(mian)都取得(de)了(le)很(hen)(hen)大的(de)(de)進展(zhan)。Arami等［4］對(dui)(dui)活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)模擬染(ran)料廢水進行了(le)研究，以直接(jie)藍(lan)78和直接(jie)紅3為處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)對(dui)(dui)象，考察(cha)了(le)活(huo)性(xing)炭(tan)投加(jia)量、初始染(ran)料濃(nong)度(du)及鹽濃(nong)度(du)對(dui)(dui)污(wu)染(ran)物吸(xi)附(fu)(fu)(fu)性(xing)能的(de)(de)影響。結(jie)果(guo)表(biao)明：活(huo)性(xing)炭(tan)對(dui)(dui)于染(ran)料的(de)(de)脫色效果(guo)良好，并通過(guo)線性(xing)擬合推導(dao)出其吸(xi)收速率(lv)符(fu)合準二級動力學(xue)模型，且吸(xi)附(fu)(fu)(fu)服從Langmuir模型。

G．M．Walker等(deng)(deng)［5］研究了(le)3種酸性(xing)染料在活性(xing)炭上的(de)吸(xi)附(fu)(fu)行為，并研究了(le)活性(xing)炭孔(kong)徑對吸(xi)收(shou)作用的(de)影響(xiang)，發現中孔(kong)較多的(de)活性(xing)炭易吸(xi)附(fu)(fu)染料分子，這(zhe)是(shi)由于(yu)中孔(kong)一方(fang)面(mian)對吸(xi)附(fu)(fu)有積(ji)極作用，另一方(fang)面(mian)也為吸(xi)附(fu)(fu)質(zhi)的(de)擴(kuo)散提供(gong)了(le)通(tong)道，同時Tamai Hisashi等(deng)(deng)也證實(shi)了(le)這(zhe)一結論。

活性(xing)炭(tan)吸附對于染料廢水的(de)脫色、COD、BOD值的(de)降低(di)(di)有(you)很好的(de)應(ying)(ying)用(yong)前景，但也面臨著活性(xing)炭(tan)的(de)再(zai)(zai)生(sheng)困難、處理(li)費用(yong)偏高等問題(ti)。目前國(guo)內外關(guan)于活性(xing)炭(tan)的(de)再(zai)(zai)生(sheng)也有(you)諸(zhu)多報道(dao)，主(zhu)要包括高溫熱(re)解(jie)、溶(rong)劑溶(rong)解(jie)、生(sheng)物(wu)降解(jie)、電(dian)化學再(zai)(zai)生(sheng)及超(chao)臨界流體萃取等方(fang)法。這些方(fang)法目前都(dou)不(bu)完善，還存在(zai)炭(tan)流失量(liang)大、溶(rong)解(jie)效率低(di)(di)、生(sheng)物(wu)降解(jie)難、處理(li)費用(yong)高及反應(ying)(ying)條件苛刻(ke)等問題(ti)，因此限制了(le)活性(xing)炭(tan)吸附在(zai)染料廢水處理(li)中的(de)應(ying)(ying)用(yong)。

1．2 樹(shu)脂吸(xi)附法

20世紀后(hou)期(qi)，隨著(zhu)離子交換樹脂和吸(xi)(xi)(xi)附樹脂等(deng)功能材料(liao)的(de)工業應用(yong)，樹脂吸(xi)(xi)(xi)附法也被引入廢(fei)水處(chu)理(li)領域，但(dan)是(shi)在(zai)染料(liao)廢(fei)水處(chu)理(li)領域的(de)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)和應用(yong)相對(dui)(dui)較少。余穎［6］用(yong)樹脂NKY對(dui)(dui)活性艷藍KN-R染料(liao)的(de)吸(xi)(xi)(xi)附行為進(jin)行了研(yan)(yan)(yan)究(jiu)，并取得(de)了較好的(de)處(chu)理(li)效果，陸朝陽等(deng)也對(dui)(dui)此開展了研(yan)(yan)(yan)究(jiu)工作(zuo)，但(dan)目(mu)前對(dui)(dui)于樹脂吸(xi)(xi)(xi)附染料(liao)的(de)機理(li)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)尚不(bu)完善(shan)。Yu Ying等(deng)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)了活性染料(liao)在(zai)改性后(hou)樹脂上的(de)吸(xi)(xi)(xi)附行為，實驗(yan)表(biao)明，吸(xi)(xi)(xi)附過程(cheng)符合一級動力學方(fang)程(cheng)，其(qi)吸(xi)(xi)(xi)附包(bao)括(kuo)物理(li)吸(xi)(xi)(xi)附和化學吸(xi)(xi)(xi)附，但(dan)以物理(li)吸(xi)(xi)(xi)附為主，王中華［7］也取得(de)了相似的(de)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)結果。

1．3 礦物及(ji)廢(fei)棄物吸(xi)附法

該法是利用天然(ran)礦(kuang)物如(ru)黏土、礦(kuang)石（蒙脫石、海泡石、海綿鐵(tie)等(deng)(deng)）及工業(ye)廢棄物（礦(kuang)渣(zha)、煤渣(zha)）等(deng)(deng)物質來吸附(fu)染料廢水中的有機物。這些物質因其儲量(liang)豐富、價格低廉，而引(yin)起了(le)研究的熱潮。

Vimonses等［8］研究(jiu)了(le)膨潤土(tu)、高(gao)嶺土(tu)及沸石對(dui)剛果紅的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)效果。考(kao)察了(le)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑投放量(liang)、染(ran)(ran)料(liao)(liao)濃度(du)、溶(rong)液酸度(du)及反應溫(wen)度(du)對(dui)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)過程(cheng)的(de)(de)(de)影響。結(jie)果表明，其礦石結(jie)構不(bu)同，吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)行為也不(bu)同，但3種吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑對(dui)染(ran)(ran)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)均(jun)遵循(xun)準二級(ji)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)方程(cheng)。Konduru R．Ramakrishna［9］將泥煤、鋼渣、粉(fen)煤灰(hui)等無機吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑對(dui)染(ran)(ran)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)性能(neng)進行了(le)研究(jiu)，結(jie)果表明鋼渣和粉(fen)煤灰(hui)對(dui)染(ran)(ran)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)性能(neng)堪(kan)比活(huo)(huo)性炭。李虎杰(jie)等［10］研究(jiu)了(le)酸化后的(de)(de)(de)坡縷石黏土(tu)對(dui)陽(yang)離子染(ran)(ran)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)性能(neng)，發現吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)率可達到(dao)92％。謝治民等［11］采(cai)用改性的(de)(de)(de)海泡石吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)活(huo)(huo)性艷藍(lan)染(ran)(ran)料(liao)(liao)廢(fei)水，發現吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)60min后其脫色(se)率達99％，吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)容量(liang)比活(huo)(huo)性炭高(gao)3～4倍。

2 膜分離法

膜分(fen)離(li)法處(chu)理染(ran)料(liao)(liao)廢(fei)水(shui)(shui)，主要是利用(yong)膜的(de)選擇(ze)性(xing)分(fen)離(li)功(gong)能，對染(ran)料(liao)(liao)廢(fei)水(shui)(shui)進行處(chu)理，實(shi)現染(ran)料(liao)(liao)廢(fei)水(shui)(shui)中(zhong)染(ran)料(liao)(liao)分(fen)子(zi)與水(shui)(shui)分(fen)子(zi)的(de)分(fen)離(li)，達到染(ran)料(liao)(liao)分(fen)子(zi)和鹽的(de)回收及提高廢(fei)水(shui)(shui)可生化性(xing)能。

2．1 超濾與(yu)納濾

由于印(yin)染廢水中(zhong)除了含(han)有染料分子，還含(han)有印(yin)染助劑、鹽、脂類等物質，使得膜在處理印(yin)染廢水處理過(guo)程中(zhong)容(rong)易造成(cheng)堵塞、污染，故研究(jiu)者多(duo)采(cai)用納濾-超濾結(jie)合的(de)方法，以處理染料廢水。

Fersi C等(deng)［12］將超(chao)濾(lv)(lv)作為納(na)濾(lv)(lv)的(de)(de)前處(chu)理(li)(li)工(gong)序，進(jin)行了(le)(le)印染(ran)廢(fei)水(shui)的(de)(de)處(chu)理(li)(li)研(yan)究，結果表明，二次處(chu)理(li)(li)增加了(le)(le)膜的(de)(de)通量，有利(li)于廢(fei)水(shui)的(de)(de)脫色(se)，其脫色(se)率(lv)(lv)達(da)95％，鹽截(jie)留率(lv)(lv)為80％，2種(zhong)過濾(lv)(lv)方式的(de)(de)疊(die)加保持了(le)(le)摩通量的(de)(de)穩定，避免了(le)(le)膜污染(ran)的(de)(de)發(fa)生，大(da)(da)大(da)(da)增加了(le)(le)膜運行的(de)(de)時間，提高了(le)(le)印染(ran)廢(fei)水(shui)的(de)(de)處(chu)理(li)(li)效率(lv)(lv)。叢瑋(wei)［13］等(deng)也(ye)采用超(chao)濾(lv)(lv)-納(na)濾(lv)(lv)雙膜工(gong)藝研(yan)究了(le)(le)對印染(ran)廢(fei)水(shui)的(de)(de)處(chu)理(li)(li)效果，通過研(yan)究壓力(li)、運行時間對膜分(fen)離(li)性能(neng)的(de)(de)影響，得出如下結論(lun)，超(chao)濾(lv)(lv)膜作為納(na)濾(lv)(lv)預處(chu)理(li)(li)的(de)(de)前期(qi)工(gong)序，能(neng)夠很好地(di)去(qu)除溶液的(de)(de)濁度和部分(fen)COD，納(na)濾(lv)(lv)能(neng)夠有效地(di)去(qu)除各種(zhong)鹽類，提高染(ran)料的(de)(de)回收率(lv)(lv)。

2．2 反滲透

反(fan)滲(shen)透技(ji)(ji)術(shu)用于處(chu)理(li)分(fen)(fen)子量較(jiao)大(da)的(de)電解質(zhi)及非電解質(zhi)污染(ran)(ran)物。實(shi)驗結果表明(ming)，對(dui)(dui)于相對(dui)(dui)分(fen)(fen)子量＞300的(de)污染(ran)(ran)物都可以去除，而相對(dui)(dui)分(fen)(fen)子量在100～300之(zhi)間的(de)污染(ran)(ran)物的(de)去除率可達90％以上。而染(ran)(ran)料分(fen)(fen)子多為復(fu)雜的(de)有(you)機大(da)分(fen)(fen)子，其相對(dui)(dui)分(fen)(fen)子量一(yi)般在1 000以上。因此理(li)論(lun)上，反(fan)滲(shen)透技(ji)(ji)術(shu)對(dui)(dui)染(ran)(ran)料廢水的(de)處(chu)理(li)應該是高效(xiao)的(de)。范莉(li)莉(li)等［14］采用反(fan)滲(shen)透技(ji)(ji)術(shu)對(dui)(dui)染(ran)(ran)料廢水進行了實(shi)驗研究，處(chu)理(li)效(xiao)果明(ming)顯，COD去除率99．5％，色度由原來的(de)4 500倍(bei)降至7倍(bei)。

該(gai)技術由于濃差(cha)極大和膜污染(ran)等問題的(de)存(cun)在，導致運行滲透(tou)通量隨運行時(shi)間(jian)的(de)延長而下(xia)降，同時(shi)膜的(de)價(jia)格較貴(gui)，更換頻(pin)率(lv)較快，因(yin)此處理成本較高(gao)，阻(zu)礙了大規模的(de)工業應用。

3 磁分離法

磁分(fen)離法(fa)是將物質(zhi)進(jin)行磁場處理(li)的(de)一種新方(fang)(fang)法(fa)，可以(yi)實現對不同磁性(xing)物質(zhi)的(de)分(fen)離。自(zi)20世紀70年代(dai)以(yi)來，國外就研究了磁分(fen)離方(fang)(fang)法(fa)，目前該(gai)方(fang)(fang)法(fa)的(de)應用已經(jing)滲透到很(hen)多領域，并應用于工業廢水及生(sheng)活污水的(de)處理(li)。

印染(ran)(ran)廢(fei)(fei)水(shui)中的(de)(de)污染(ran)(ran)物(wu)多(duo)為(wei)弱(ruo)磁(ci)(ci)(ci)性(xing)或反磁(ci)(ci)(ci)性(xing)物(wu)質(zhi)，不(bu)能通過磁(ci)(ci)(ci)力直接分離(li)，應(ying)投(tou)加磁(ci)(ci)(ci)種(zhong)(zhong)，并(bing)與污染(ran)(ran)物(wu)發(fa)生絮(xu)凝(ning)，進(jin)而(er)實現分離(li)。但(dan)染(ran)(ran)料很多(duo)是水(shui)溶(rong)(rong)性(xing)的(de)(de)，因此(ci)很難與磁(ci)(ci)(ci)種(zhong)(zhong)發(fa)生絮(xu)凝(ning)，需要(yao)對廢(fei)(fei)水(shui)中的(de)(de)染(ran)(ran)料進(jin)行(xing)改(gai)性(xing)，改(gai)變其水(shui)溶(rong)(rong)性(xing)，從而(er)實現與磁(ci)(ci)(ci)種(zhong)(zhong)的(de)(de)混凝(ning)而(er)分離(li)。

胡春(chun)光等［15］以(yi)錳鹽、鐵鹽為原料(liao)，按(an)照不同(tong)配比制備(bei)了磁(ci)性(xing)(xing)吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)，并用于對(dui)酸(suan)(suan)性(xing)(xing)紅B廢(fei)水的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)。實驗研(yan)究了Fe含量、pH 值對(dui)吸(xi)附(fu)(fu)效果的(de)(de)影響，發(fa)現(xian)Fe含量的(de)(de)增(zeng)加有利于吸(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)發(fa)生，同(tong)時(shi)酸(suan)(suan)性(xing)(xing)條件下(xia)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)效果優于中(zhong)性(xing)(xing)或(huo)堿性(xing)(xing)條件。同(tong)時(shi)通過磁(ci)分離技(ji)術(shu)(shu)可以(yi)有效地回收吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)。孫(sun)巍等也(ye)研(yan)究了磁(ci)分離技(ji)術(shu)(shu)在廢(fei)水處(chu)理中(zhong)的(de)(de)應用，并取得了良好(hao)的(de)(de)處(chu)理效果。此(ci)外，Chen等［16］以(yi)Fe3O4為主體制備(bei)了鎂鋁雙氫氧化物的(de)(de)膠體微(wei)粒，并研(yan)究了對(dui)剛果紅染料(liao)廢(fei)水的(de)(de)處(chu)理。實驗表明(ming)，此(ci)膠體微(wei)粒對(dui)染料(liao)有很(hen)好(hao)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)能力，同(tong)時(shi)吸(xi)附(fu)(fu)速率也(ye)很(hen)快，5min內就可達到96％的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)量。

4 發展趨勢

隨著科技(ji)的不(bu)斷進步，一些新的廢水處(chu)理(li)技(ji)術(shu)(shu)也(ye)在(zai)不(bu)斷涌現，例如交聯(lian)吸(xi)附技(ji)術(shu)(shu)、超導高梯度磁(ci)分離技(ji)術(shu)(shu)、高效(xiao)膜分離技(ji)術(shu)(shu)等(deng)。相信這些新技(ji)術(shu)(shu)的投(tou)入使用，會推動染(ran)料(liao)廢水處(chu)理(li)技(ji)術(shu)(shu)的新發展。

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