无机陶瓷膜在印染废水处理中的应用
1 无机膜简要发展历程
无机膜发展的第y阶段出现在20 世纪40 年代,应用于军事工业,所有的研究都是秘密进行的.由于膜的可塑性差、受冲击易破损、价格昂贵等缺点,长期以来发展缓慢. 到20 世纪80 年代初至90年代,是无机膜发展的第二阶段,这期间有了重大发展,荷兰的Twent 大学的Burggraf 等人采用溶胶2凝胶(Sol-Gel) 技术,开发出具有多层不对称结构的微孔陶瓷膜,其孔径在3μm 以下,孔隙率在50 %以上,并走向商业化,在食品及生物工程中成功地用于液相体系的分离. 80 年代后期,无机膜的用途扩展到水的过滤、环境保护中废水处理和贵重材料的回收、制造工业过滤等方面. 无机膜发展的第3 阶段是90 年代以后,即以气体分离应用为主体和陶瓷膜分离器———反应器组合构件的研究阶段[1 ] ,进入21 世纪后,开发大通量、低成本的陶瓷膜组合技术,并将其用于工业生产中水回用,已经成为陶瓷膜研究的 新热点.
2 无机膜的分类、制备与特点
无机膜按成膜材料分有陶瓷膜、玻璃膜、金属膜 和碳分子筛膜,其中废水处理中应用较多的主要是陶 瓷膜. 按形状分为管式、圆平板式、多沟槽式、中空纤 维式;按功能分为微滤膜(MF) 、超滤膜(UF) 、纳滤膜 (NF) 、反渗透膜(RO) 等;按结构分有单层和多层. 无机膜的制备方法有溶胶2凝胶法、离子烧结 法、化学气相沉积法、阳极氧化法、分相法等. 已开发 用于制备无机膜的材料有:氧化铝质、氧化锆质、氧 化硅质、氧化锌质、硅酸铝质、碳化硅质、沸石质等. 溶胶2凝胶法是广泛用于制备无机膜的方法,尤其适 合于超微孔,薄膜化无机膜的制造[2 ] .
发展至今,无机陶瓷膜分离技术的分离效果已 经相当好,这主要是由于无机陶瓷膜与有机膜相比, 陶瓷膜具有耐高温、高压、耐酸碱和有机质的腐蚀、 机械强度高、清洁状态好不易堵塞、使用寿命长(大 于5 年) 、膜孔径分布窄、除杂率高、运行稳定性好以 及陶瓷膜具有价格低廉、通量大、易于反冲洗和检修 等诸多优点.
鉴于无机陶瓷膜具有以上诸多优点以及国内外 发展陶瓷膜的经验,无机陶瓷膜在我国的应用领域 极其广泛. 下面本文仅就无机陶瓷膜在印染废水处 理中应用及进展进行综述.
国内无机膜处理印染废水的研究现状
在纺织工业产生的各种废水中以印染废水污染 较为严重。设计处理能力800m3/d，废水进水BOD5、CODCr、SS和色度分别约为800mg/L、3600mg/L、900mg/L和12000mg/L，经本工艺处理后，BOD5、CODCr、SS和色度的去除率分别达97。这些废水主要来源于印染加工中的漂炼、染色、印花、整理等工序,具有水量大、有机污染 物含量高、色泽深、碱性大、水质变化大等特点,属难处理的工业废水。印染废水的处理方法很多,归纳起来有物理法、化学法、生物方法以及这三种方法的 组合[1~2]。膜分离技术作为物理法的一种被广泛的 应用于印染废水的处理。膜分离技术处理印染废水 主要是通过对废水中的污染物的分离、浓缩、回收而达到废水处理目的的,改变了以前废水处理过程复杂,污染严重,能耗高的局面,使印染废水处理相对简单,无二次污染,而且能回收可再利用物质,具有节能、无相变、设备简单、操作方便等特点。
用有机膜处理印染废水国外已有20多年的研 究历史,工业化应用也近10年。但混凝沉淀系统的泥量多，运行费用高，占整个系统运行费用50％以上。国内20世纪70年代后期已有工厂用醋酸纤维超滤膜回收染料,但由 于印染废水含有大量的酸碱等腐蚀性物质,且温度较高,有机膜的应用受到限制[3~4]。无机膜具有化 学稳定性好、耐高温、抗微生物能力强、机械强度高、 孔径分布窄等优势,已经获得快速发展,广泛应用于化工、食品、y药、环保等行业的分离过程[5~6],显示 了其独特的优势和广阔的前景。早在1984年, Brandon利用多孔管式不锈钢支撑体上涂上Zr (OH)4-b烯s的动态膜处理b烯纤维燃料废水。近年来采用无机膜处理印染废水中也有一定应用。
笔者主要针对国内报道的,用于处理印染废水的二 氧化钛膜、陶瓷膜、炭膜及动态膜的作用原理、研究现状等方面进行了综述。
水解酸化-活性污泥法处理印染废水研究
据不完全统计, 我国每天排放的印染废水约为300万~ 400万,t 年排放量约为6.5亿t。印染废水具有“高浓度、高色度、高pH值、难降解和多变化”等五大特征[3]，其处理难度主要集中在以下两个方面。而印染废水具有有机物含量高、成分复杂、色度深、pH 值高、水质变化大等特点, 是国内外公认的难处理的工业废水之一。目前, 我国印染废水处理普遍采用***处理 生化处理工艺。但近年来, 由于新型纺织纤维的开发, 聚乙烯醇( PVA )浆料、人造丝碱物、新型助剂等难降解有机物大量进入印染废水,使废水的可生物降解性能变差, 使传统的生物处理工艺受到严重的挑战。为了降低能耗及去除废水中较难降解的有机污染物, 近年来国内外都开展了一些研究工作, 提出了各种针对印染废水的处理技术和方案。
印染生产工艺及其废水的特性
纺织工业是我国传统的支柱产业，包括纺织、印染、化纤、服装和纺织专用设备制造等5个部分。随着国民经济的快速发展，我国的印染业也进入了高速发展期，设备和技术水平明显提升，生产工艺和设备不断更新换代，印染企业尤其是民营印染企业发展十分迅速。
但是，印染行业生产过程中排放的“三废”，尤其是废水治理不当将会对环境造成严重污染；另一方面，随着印染工艺和产品结构的改变，印染水质也发生了变化，废水的处理难度也随之加大，我们必须不断创新、改进和提高治理工艺水平，选择适用的工艺路线。
据不完全统计，我国印染废水每天排放量为300～400万m3。印染废水具有水量大、有机污染物浓度高、色度深、碱性大、水质变化大、成分复杂等特点，属较难处理的工业废水之一。
印染生产概况
1.1.概念
印染工艺指在生产过程中对各类纺织材料（纤维、纱线、织物）进行物理和化学处理的总称，包括对纺织材料的前处理、染色、印花和后整理过程，统称为印染工艺。
染色是使染料与纤维之间发生化学或物理化学的结合，或用化学方法在纤维上生成颜料，使整个纺织品具有一定坚牢色泽的加工过程。
根据产品使用原料的不同可以划分为：棉纺织印染、麻纺织印染、毛纺织染整、丝绸印染和其他印染。
