蒽醌染料廢水處理技術綜述

王靜 陸萬祥

（國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇 蘇州 215011）

蒽醌染料廢水處理技術綜述

王靜 陸萬祥

（國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇 蘇州 215011）

蒽醌染料廢水色度高，可生化性差，治理難度大。本文通過對蒽醌類染料廢水的專利及非專利文獻進行調研整理，從物理法（吸附法、膜分離法、萃取法）、生物法（好氧法、厭氧法、厭氧-好氧聯合法、新興微生物或細菌吸附或降解法）、化學法（混凝法、化學氧化法、高級氧化法）三類方法介紹國內外蒽醌類染料廢水處理方法的發展情況，以期為找到高效環保的處理方法提供依據。

蒽醌染料廢水；物理法；生物法；化學法

蒽醌染料是含有蒽醌結構或多環酮結構的染料，是僅次于偶氮染料的重要染料，以艷藍、翠藍及綠色為主。蒽醌的結構染料廢水水量大，色度高，可生化性，難治理。

1 發展情況

目前，國內外蒽醌染料廢水的處理方法主要有物理法、生物法、化學法等。結合國內外技術發展情況來看，國外對蒽醌染料的降解方法遠遠領先于國內，在20世紀70年代日本、俄羅斯和美國就開展了蒽醌類染料廢水較先進的電子束脫色處理研究，20年紀90年代國外對于蒽醌染料的各種降解方法已趨于成熟，而國內在20年紀90年代末才逐漸出現蒽醌染料廢水的降解方法，且主要集中為混凝、傳統生物等簡單處理方法，近些年才逐漸出現了生物處理中的新興微生物吸附或降解法、物理處理中的新興吸附劑、化學處理中的高級氧化法。

1.1 物理法

蒽醌染料廢水處理中常用的物理法有吸附法、膜分離法、萃取法。

1.1.1 吸附法。吸附法是利用多孔性固體與染料廢水接觸進行吸附，不需投加任何藥劑，無污泥產生。US608406A利用活性炭吸附蒽醌染料，吸附能力強，但不易再生。而CN1280102A利用樹脂吸附解決了上述再生問題，樹脂解吸得到再生，可重復利用。隨后，出現了多種以廢治廢、變廢為寶的吸附劑，如CN103464090A、CN103406105A、CN103657592A、CN103922433A、CN105498716A和CN105618000A等，吸附速度快，用量少，無二次污染。

1.1.2 膜分離法。膜分離技術應用于染料廢水處理主要是超濾、納濾和反滲透，高效、環保。1987年，JPS62186986A利用超濾膜處理蒽醌染料廢水，去除率高。隨后，該技術得到了廣泛應用，但仍存在需要專用設備，投資高，膜易結垢等缺點。基于此，CN103449572A通過采用有效的化學反應對傳統中性超濾膜進行荷電改性，獲得不同間隔臂長度的荷電超濾膜，解決了上述問題。

1.1.3 萃取法。萃取法是利用蒽醌染料在水中和有機溶劑中溶解度的差異，使染料從水中迅速轉移到溶劑相中，其優點是萃取劑經再生可循環使用［1］。

1.2 生物法

1.2.1 傳統生物處理法。處理蒽醌染料廢水的生物法主要有好氧法和厭氧法。但由于單一生物法存在不足，目前大多采用厭氧-好氧組合工藝。為提高處理效率，CN1958477A采用改進的厭氧-好氧循環法處理蒽醌類廢水，其中連續循環的目的是使厭氧和好氧兩種生物群體各自處于適宜的水環境中，提高降解效率。

1.2.2 新興微生物/細菌吸附或降解法。近幾年，國內外大量報道了利用細菌、真菌和基因工程菌等通過吸附或降解方式對蒽醌類染料進行處理，針對性強，處理效果好。用于蒽醌類染料廢水的細菌種類主要分布在氣單胞菌屬（CN104673711A）、假單胞菌屬、芽孢桿菌屬中。蒽醌染料脫色真菌主要分布在青霉屬、紅酵母屬、曲霉屬、頭孢霉屬、栓菌屬、地霉屬等中，如CN103466804A、CN103466805A、CN103482770A分別利用米曲霉、蟲擬蠟菌、黃孢原毛平革菌等處理蒽醌染料廢水，去除率高。雖然已篩選出多種微生物菌株可以降解蒽醌染料，但有些菌株仍難以適應環境，不能滿足降解要求，因而出現了將降解性基因轉入或克隆至菌株內，構建成基因工程菌，如CN103320374A、CN103320453A、CN103451160A分別研究了高效表達枯草芽孢桿菌漆酶的基因工程菌、短小芽孢桿菌漆酶基因、竹黃菌漆酶的基因對蒽醌染料的脫色效果。

1.3 化學法

蒽醌染料廢水常見的化學法有混凝法、化學氧化法和高級氧化法。

1.3.1 混凝法。混凝法常用于蒽醌染料廢水的預處理或深度處理。常用的絮凝劑有鋁鹽和鐵鹽等，處理效果好。

1.3.2 化學氧化法。化學氧化法是通過氧化劑將污染物氧化降解，常用的氧化劑包括臭氧、過氧化氫、次氯酸鈉、二氧化氯等。如CN101412571A利用Fenton法降解分散藍，去除效果好。然而，由于Fenton法處理前需將pH調為酸性，處理后又需調回弱堿性以完成凝聚，藥劑消耗較大，且產生污泥，因而CN103241826A采用弱磁場強化H2O2-FeO類芬頓反應處理蒽醌染料廢水，克服了傳統Fenton法的缺點，反應速率高，可利用的pH范圍更廣［2］。

1.3.3 高級氧化法。高級氧化技術主要有濕式氧化法、電化學氧化法、光催化氧化法、等離子體法和電子束法等，去除率高，無二次污染。CN105130062A采用濕式氧化法在高溫高壓條件下降解蒽醌染料廢水。電化學氧化法是利用電化學作用產生的自由基將染料氧化開環、斷鏈，進一步氧化為CO2和H2O等小分子化合物。目前，研究主要集中在電極材料的催化性能改進以及提高電流效率降低能耗等方面，如CN101508477A、CN102225795A。光催化氧化是利用金屬半導體光催化氧化法處理蒽醌染料廢水。目前，研究內容主要涉及催化劑及其改性（半導體光催化劑發展迅速，如CN104549404A、CN1415549A）與氧化劑聯用以及與其他方法組合等方面。常見的低溫等離子體處理技術包括高壓脈沖放電法、輝光放電法、滑動弧放電法及介質阻擋放電法。CN101254960A利用等離子體產生的氣體撞擊流處理蒽醌染料廢水，解決現有處理效率低的問題。電子束脫色處理是以60Co為放射源，該方法可以與化學法、生物法等聯用，減少輻射劑量，降低成本。JPS52113054A采用電子束輻照聯合混凝技術處理蒽醌染料；CN101717170A采用電子束輻照聯合生物法處理蒽醌染料廢水，處理效果好。

2 結論

本文從物理、生物、化學三類方法出發對蒽醌染料廢水的處理方法進行梳理，其中物理法主要是吸附、萃取、膜分離；生物法主要是傳統生物降解法以及新興的微生物/細菌吸附或降解法；化學法主要是混凝、濕式氧化、電化學氧化、光催化氧化、等離子體、電子束等。雖然已開展了關于蒽醌染料廢水治理方面的研究，但日后研究仍應注重以下兩方面：①清潔生產，從源頭出發；②高效的集成廢水處理技術。

［1］錢俊等.蒽醌系染料廢水的3R處理技術進展與展望［J］.環境科技，2009（2）：66-69.

［2］武立民.聚四氟乙烯中空纖維膜制備方法專利技術綜述報告［J］.審查業務通訊，2014（5）：1-9.

Review on the Treatment Technology of Anthraquinone Dye Wastewater

Wang JingLu Wanxiang

（Patent Examination Cooperation Jiangsu Center of the Patent Office，SIPO，Suzhou Jiangsu 215011）

The anthraquinone dye wastewater has the characteristics of high colority,poor biodegradation and great treatment difficulty.The treatment progress of anthraquinone dye wastewater at home and abroad,including physical method(adsorption,membrane separation and extraction),biological method(aerobic method,anaerobic method,anaerobic-aerobic combination method and adsorption/degradation method by new microbe/bacteria)and chemical method(coagulation,chemical oxidation and advanced oxidation)was described by investigation and collection of the patents and non-patents.It provides valuable basic for more efficient and more environmental wastewater treatment.

anthraquinone dye wastewater；physical method；biological method；chemical method

X703

A

1003-5168（2017）05-0130-02

2017-04-15

王靜（1983-），女，碩士，助理研究員，研究方向：專利審查；陸萬祥（1988-），男，碩士，助理研究員，研究方向：專利審查（等同第一作者）。