偶氮染料廢水處理技術的現狀及其發展方向

蘇博

摘要：當前印染技術和染料合成等方面的不斷發展，促使合成染料在工業品領域得到了非常廣泛的應用，隨之而來的則是有機廢水的不斷增加。這給現在我們所需要保護的環境帶來了巨大的壓力，同時也對人類的健康安全造成了巨大的影響。偶氮染料作為工業染料中種類最多，使用范圍最廣的有機染料，在當前有機染料產品總量中占據70%，因而如何高效環保且低成本的將偶氮染料廢水進行有效治理，是非常重要的研究對象。本文分別從物理法、化學法、生物法詳細闡述偶氮染料廢水處理方法的研究進展，并簡單描述了其未來的發展方向。

關鍵詞：偶氮染料;廢水;脫色;處理

偶氮染料由于其易于著色、合成方便等優點，廣泛運用于多種纖維的染色和印花工藝。但是偶氮染料的使用也對我們的生存環境產生了巨大的威脅。偶氮染料是一種苯胺有機化合物，在一定特殊條件下，會進行分解產生二十多種致癌的芳香胺，能夠引起人體DNA結構改變從而引發癌變。這對于我們當前所提倡的可持續發展是十分不利的。因此偶氮染料在使用過后所產生的偶氮染料廢水必須經過處理，將其有害物質盡可能多的分解掉，才可以正常進行排放。其中有害物質分解過程一直是環境修復領域深入研究的熱點性題目，我們必須保證在工業的發展中所產生的有害衍生物在我們能夠控制的范圍之內，這樣才有助于我們全球的可持續性發展[1]。本文就從物理法、化學法、生物法三類方式將先進我們對偶氮染料廢水的處理技術進行詳細描述，并探究了未來對偶氮染料廢水處理的研究方向。

一、物理法

（一）吸附法

吸附法就是借助吸附劑將偶氮染料廢水中的有害物質吸附出來，這主要是因為吸附劑表面是多孔結構的，通過多孔物質的化學鍵或分子間相互的作用力吸附有害物質。吸附劑主要選取的是天然礦石、活性炭或者生物質等，天然礦石具有非常良好的吸附性并且資源比較豐富，因此當前運用范圍比較廣泛，只是礦石資源為非可再生資源，一次使用之后再次回收的難度比較大，且在使用的過程中容易給環境造成二次污染，這就給它的使用帶來了一定的限制。活性炭是具有豐富表面微孔結構的物質，比表面積較大，它是物理吸附法中運用最廣泛的污水處理方法之一。生物質吸附就是使用農作物加工過程中產生的如秸稈、甘蔗渣等副產物作為吸附劑使用，一般其結構疏松，有較多的可吸收孔，含有豐富有助吸附的官能團，吸附效果較好且屬于農副作物的二次利用，資源可再生。吸附法操作簡單，可利用的材料廣泛，且對偶氮染料廢水的吸附成效較佳，但是吸附法中吸附劑較難進行重復利用。

（二）膜分離法

膜分離法是采用濃度、壓力或者電位的差能作為動力，讓流動性物質通過選擇薄膜，從而達到部分物質的分離。這種方法可以將染料廢液分離為濃縮液和分離液，一般濃縮液可以用作染料的回收，分離液需等待進一步的處理。在廢水處理的過程中膜分離法使用能耗較少，但是對過濾膜的使用量較大。當前由于染料中所含物質成分較多，一般使用雙膜組合處理的技術，先將偶氮染料廢水進行預處理，再通過納濾或者反滲透技術進行二次處理，這樣廢水中的COD、色度和濁度等都可以得到有效的較少[2]。當然此法在實際操作過程中，由于膜材料和設備價位較高，膜材料本身也容易污染，極大地限制了其廣泛使用性。

（三）超聲波技術

超聲波技術指的是使用超聲波的作用，將廢水中的水分子裂解成為還原劑，并與廢水中的可溶性溶質發生化學反應，這樣使得廢水中的有害物質進行消解，達到凈化的目的。比如使用超聲臭氧技術，可以有效的提升廢水的脫色率，并且水質中的有機物得到有效的降低。在超聲波技術進行的過程中，會造成局部高溫的現象，這也有利于有機物進行絮凝反應，這樣不僅僅在有機物降解效果上，在處理速度上，超聲波技術都擁有顯而易見的優勢。

二、化學法

（一）氧化法

運用氧化法處理偶氮染料廢水，就是利用氧化劑改變染料的分子結構，這樣就可以從根本上將祛除染料的毒性和色素。一般氧化法包含光催化氧化法、臭氧氧化法和化學氧化法。光催化即通過光輻射，通過添加催化劑的方式，催化有機物進行氧化作用，較為常用的催化劑是TiO2、Fe2O3、WO3等，在這個過程中，有機物被氧化為水和二氧化碳等小分子物質。臭氧因為其較強的氧化能力，被直接作用于氧化偶氮染料。臭氧氧化分為兩類，第一是通過臭氧將廢水中有機物雙鍵進行氧化，達到有機物的降解脫色。第二是將臭氧氧化產生的自由基運用到染料廢水脫色中[3]。化學氧化法即Fenton氧化技術，也就是用鐵鹽作為催化劑對染料廢水進行脫色。氧化法的降解方法是效率最高的廢水處理辦法，應用比較廣泛，但是催化劑的脫色成本較高，也容易對環境造成二次污染。

（二）電化學法

電化學法就是通過在廢水外部增加電極的方式，使得污染物在電能的作用下進行分解，并附著在正負極兩端的過程。一般運用較多的是電凝絮法，電極的陽極進行氧化反應形成氫氧化物，與廢水中的顆粒物或者凝絮物結合起來，形成絮狀物。電極陰極產生氣泡吸附廢液中污染物上升到液體表面。在電場的作用下，污染物被氧化為水和二氧化碳等小分子物質。這種方式能夠使廢水澄清脫色，對于偶氮廢水中的BOD和COD祛除效果比較明顯，但是成本較高。

（三）混凝法

混凝法就是通過混凝劑得到凝聚作用，使廢水中的污染物聚集成較大顆粒，并將沉淀物分離出來的過程。這種方法最主要的就是選擇合適的混凝劑，一般使用的是鋁鹽、鐵鹽、鎂鹽等。混凝法使用方法比較簡單，方便操作，但是混凝劑的費用較高，無法做到對多種廢水的同時處理，且沉淀過后的沉淀物處理較為困難，過濾出的廢水，在后期還需要進一步處理。

三、生物法

（一）真菌脫色

當前對偶氮染料廢水具有脫色能力的真菌種類較多，主要脫色機制分為吸附脫色和降解脫色。第一，從吸附脫色來說，真菌多為絲狀結構容易形成疏松多孔的樣子，這就可以有效的吸附廢水中的染料分子。但是真菌吸附之后，無法將有機物質有效的降解，并且真菌回收非常困難，容易造成生物性污染。第二，從降解脫色來說，這主要依靠真菌產生的生物酶，通過生物酶和廢水中有機物的化合作用將有機物進行有效降解。

（二）細菌脫色

細菌脫色主要根據細菌的生存環境進行分類，為好氧條件和厭氧條件下細菌的脫色。第一，從好氧條件下細菌的還原性來說，主要是通過細菌對氧氣不明感的偶氮還原酶作用完成。一般細菌在作用過程中需要添加碳源或者氮源，這是因為細菌無法直接使用偶氮廢料作為能源生長。第二，從厭氧條件下細菌的還原性來說，主要是利用厭氧環境下細菌的偶氮還原酶作用完成。當前細菌或者真菌脫色容易造成生物性污染，因此在后續研究中，需要將此情況進行深入探究，來保證廢水處理辦法的高效可持續性。

四、結論與發展方向

偶氮染料使用過后所產生的廢水成分較為復雜，當前僅通過單一的處理技術，很難達到人們對廢水排放效果的期許，比如吸附法一般作用于親水性染料，并且染料中如果有油脂等物質，會影響吸附成效。混凝法一般作用于疏水性染料。生物法占地面積小，成本較低，但是近年為了滿足大家對染色品不易退褪色的要求，染料中加入了抗氧化成分，從而使得偶氮染料廢水可生化性差。這就需要在后期的研究中，將多種處理方式進行結合，共同處理偶氮染料廢水中的不同成分。例如據研究表明厭氧生物膜法和Fenton氧化法可以相結合，有效降低偶氮染料廢水中的毒性[4]。將不同種類的處理技術進行結合，即可發揮不同方法各自的優勢，因此這個研究方向是非常有意義的，只是在研究中需要有效控制成本。對于本身成本就比較低的生物法來說，有效的提升還原率是研究的重點，可以考慮篩選無毒且成效顯著的還原介質進行生物脫色。此外，通過分子生物學技術培養工程菌，也可以作為未來有偶氮廢染料廢水處理的研究方向。希望在未來的研究中，可以創造出更多處理方式，來為我們共同生活的家園添一份安全保障。

參考文獻

[1]程愛華，張佳寶.高級還原技術處理偶氮染料廢水的研究[J].現代化工，2019，39（04）：112-115.

[2]宋昭儀，胥維昌，馬文靜，胡金玲，楊洪新.偶氮染料廢水處理技術及研究進展[J].染料與染色，2018，55（06）：50-54.

[3]董振，劉亮，郝艷，蔣繼宏，劉偉杰.偶氮染料廢水處理技術的研究進展[J].水處理技術，2017，43（04）：6-10.

[4]李慶云，韓洪晶.偶氮類染料廢水處理技術的研究進展[J].當代化工，2016，45（09）：2217-2220+2223.

作者簡介：蘇博，女，1994-2-18，遼寧省朝陽市，沈陽建筑大學，碩士研究生，主要研究污水處理方向。

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