化纖紡織染整廢水中銻污染控制策略分析

施震山，王垂漲，陳 剛

(1.浙江省平陽縣綜合行政執法局，浙江 溫州 325400；2.上海水星家用紡織品股份有限公司，上海 201400；3.浙江獻馳環保科技有限公司，浙江 杭州 311612）

引言

《紡織行業“十四五”發展綱要》中提到，紡織行業是國民經濟體系中的重要支柱性產業，同時也是面向國際合作的優勢產業。雖然銻會加劇環境污染，但在沒有找到銻的完全替代品的前提下，其在各行業領域的地位仍然十分穩定[1]。所以相關工作者在開發利用銻資源的過程中，加強對銻污染的防治及資源化利用，已經成為我國控制銻引發的環境污染和節約資源的一項重要舉措。

我國面對日漸復雜的環境形勢，如何做好對紡織行業染整廢水中銻污染的有效防治，目前已經引起各化纖紡織企業的高度關注。

1 銻污染的總體概況

1.1 銻資源應用的相關政策

在現代工業快速發展的背景下，我國對銻的消耗量一直在不斷地增加，所以要求銻礦能夠持續保持高產，但銻礦的儲存量卻在不斷地下降，因此國家也出臺了相應的銻保護政策與控制銻出口量的政策。不同國家目前對水中銻的含量均出臺了相應的標準，比如美國規定飲用水及地表水中銻的含量不能超過5.0 μg/L，人體每天攝入的銻含量也不能超過0.4 μg/kg，世界衛生組織和我國針對飲用水中銻的含量所采用的標準也與美國保持一致。

《紡織染整工業水污染排放標準》中明確了0.10 mg/L的銻含量限值要求，各省在此基礎上做出了適當調整，如江蘇省規定紡織染整廢水中的銻含量不能超過0.08 mg/L，企業排放的污水中總銻的最大含量為0.05 mg/L，而且不能超過這一標準。同時對殘留在織物纖維中的銻以及染整過程中每升廢水中的銻含量均提出了嚴格要求。

1.2 銻的危害

銻是一種有毒有害的金屬元素，相比于砷、汞等金屬元素，人們目前對銻的污染過程仍缺少系統性認知。銻有著很強的毒性，其對酶的活性有很強的抑制作用，人體中如果積累了過量的銻，就會引起心肌炎、阿-斯綜合征等，并對人體的多個內臟器官有損害作用，而且還會影響人的神經系統。

銻是一種具有潛在毒性和致癌特征的金屬元素，其具有的生物毒性，能夠經食物鏈不斷積累。

2 化纖紡織染整廢水中銻的來源

2.1 催化劑

2.2 燃料、助燃劑

在化纖紡織品染整期間，一些助劑或者燃料中也含有一定量的銻，而且紡織品阻燃劑中的銻含量較高，同時化纖紡織染整過程中銻涉及多道涉水工序，這也決定了染整廢水中銻的含量較高，如果不對廢水中的銻進行有效控制或處理，就會引起嚴重的環境污染，從而進一步危害人體健康。例如，滌綸織物具有易燃的特點，需要通過整理使滌綸織物具有阻燃性，而銻化合物具有良好的阻燃性能，因而含銻阻燃劑發揮著重要作用，所以在滌綸織物的阻燃中有著廣泛應用，但在這一階段殘留的阻燃劑會直接進入廢水，并隨著企業的生產污水進行處理和排放。

在化纖紡織染整廢水中，銻主要以Sb（Ⅲ）或者Sb（V）的形態存在，其中Sb（Ⅲ）的毒性最高，Sb（V）次之[2]。

2.3 高溫處理

以滌綸纖維為例，該化纖材料的結構十分緊密，其對水分子并不具備較強的親和力，一般是在高溫和高壓的條件下對織物進行染色[3]。

針對滌綸織物的染整、印花一般采用分散顏料直接進行印花，在織物烘干以后進入高溫和高壓的環境中，并結合熱熔法等技術手段進行固色。受溫度的影響，一旦溫度超過滌綸纖維的承受范圍，會導致PET分子鏈產生劇烈運動，這就會導致織物中的銻出現析出的情況，其中織物中銻的析出量主要受纖維比表面積的影響，銻的析出量和纖維比表面積成正比關系。紡織染整階段一般采用定形、阻燃、防水等處理工序，使滌綸織物具備一定的外觀特性和較強的舒適感，且直接決定了滌綸織物的使用壽命。

3 化纖紡織染整廢水中銻污染處理技術

3.1 常規處理技術

3.1.1 混凝沉淀處理技術

混凝沉淀處理技術主要在混凝劑與助凝劑的作用下，促使廢水中的銻發生化學反應，并凝聚形成較大的絮體沉淀，以此達到去除銻的目的。該方法的操作便捷性很強，占地面積較小，而且支持大批量廢水的處理，并且有著良好的脫色率，還能降低含銻廢水中的COD、色度等，適用于一些難以通過生物降解的染整廢水處理。不同混凝劑的除銻效果存在著一定的差異性，但使用該技術對混凝劑的選擇十分重要，如鋁鹽、鐵鹽等是常用的混凝劑，其中鐵鹽和鐵鋁復配混凝劑的效果更好，鋁鹽混凝劑的效果次之。該方法的處理成本較低，最重要的是能夠獲得較高的去銻處理效率，但大量混凝劑的使用可能會引起二次污染。

3.1.2 電化學法

染整廢水中對銻污染的處理，用到的電化學法主要包括電沉積法和電絮凝法，其中電極材料、pH值、干擾離子、初始濃度等要素直接決定了采用電化學法時的除銻效果，也是決定該方法除銻效率的關鍵指標[4]。如在采用電絮凝法時，工作人員應嚴格控制好持續時間、初始質量濃度等，在鐵鋁電極條件下對染整廢水中銻的去除率高達95%以上，幾乎能夠完全消除廢水中的銻。電化學法的使用一般不會引發二次污染問題，而且除銻過程的靈活性以及便捷性優勢顯著，不過在實際應用時的能耗較高，因而適用于小規模含銻染整廢水的處理。雖然該方法具有很高的銻去除率，但在實際應用中其利用率沒有混凝沉淀技術高。

2013年，“一帶一路”倡議的提出為我國食品工業搭建了更為寬廣的筑夢空間，倡議借用古代絲綢之路的歷史符號，積極發展與沿線國家的經濟合作伙伴關系，共同打造政治互信、經濟融合、文化包容的利益共同體、命運共同體和責任共同體。

3.1.3 吸附法

吸附法是一種常用的物理處理方法，其操作便捷性較強，產生的污泥量較少，并且可以進行重復操作。該方法是一種處理含銻染整廢水的簡易方法，比較適用于銻含量較低且廢水量較大的情況。

吸附法主要是在吸附劑的作用下對水中的銻進行處理，該方法可以使用活性炭、水合氧化鋁、納米二氧化鈦等作為吸附劑，以及利用纖維素、幾丁質、淀粉等有機吸附劑等對污水進行處理。

3.2 新型處理技術

3.2.1 混凝沉淀技術

混凝沉淀技術的操作便捷性較強，而且投入資金較少，屬于常用的含銻染整廢水處理技術。不過采用該技術時，常用的鐵鹽絮凝劑雖然能夠有效去除廢水中的大量銻，但對銻的去除效果受廢水pH值、共存離子的影響較大，所以在當前的研究中，研究者應致力于研發一種高效混凝劑，力求規避各種要素對混凝劑去銻率產生的影響，從而進一步提高混凝沉淀技術的除銻效果。也有學者將混凝沉淀技術與超濾膜處理技術聯合使用，在綜合兩項技術手段的基礎上，憑借混凝體的吸附能力以及超濾膜的分離性能，實現對廢水中Sb（V）的有效處理，且去除率超過40%。

3.2.2 新型吸附材料

吸附法作為使用范圍最廣的一種銻處理技術，近年來的重點主要集中在新型吸附材料的研發上，如金屬氧化物材料、復合材料、鐵基材料的研發，使得吸附法的除銻效果得到了大幅提升[5]。例如，有機凝膠對廢水中的銻能夠產生較強的吸附效果，而且吸附容量較大，因而顯著提高了吸附法的除銻效果。

4 化纖紡織染整廢水中銻污染的控制策略

4.1 加大除銻新技術的研發力度

為了使化纖紡織染整廢水中的銻含量達到國家和地方的排放標準，有效控制企業在含銻染整廢水處理中投入的成本，相關人員需要適當提高對新型除銻技術的研發力度，需要將除銻工藝及除銻材料作為研發的重點，確保能夠解決傳統銻處理技術面臨的高成本和低效率等問題。例如，研究人員可以借助材料合成與分離技術的發展契機，落實對化纖紡織染整廢水中銻污染的無害化處理，進一步達到國家和地方制定的銻排放標準。同時，企業需要考慮在控制染整廢水中銻污染的同時，如何實現對銻的資源化利用，實現對銻污染的無害化處理，并與經濟產出相結合，將其作為提高企業經濟效益、促進行業可持續發展的一種手段。

4.2 加強對污染源的把控

4.2.1 倡導清潔生產

清潔生產是當前社會生產的大趨勢，除了要加強對清潔能源、清潔材料及清潔工藝技術的應用外，還需要適當改進傳統的生產、管理等措施，從生產源頭上控制好銻污染問題，并注重銻資源利用效率的提升，有效減少生產過程中銻污染物的排放，降低染整廢水中銻的含量[6]。

在化纖紡織染整過程中，為了實現清潔生產，需要企業始終貫徹“預防為主”的理念，盡量在生產過程中使用清潔能源和清潔材料，并實現對各種材料及資源的最大化利用，逐步降低銻等污染物的排放量，盡量控制化纖紡織染整對環境造成的破壞。

4.2.2 源頭控制

除了末端治理之外，也要做好源頭控制工作，通過利用清潔生產理念有效控制污染物的排放。所謂源頭控制，就是要在企業生產的最初階段采取銻污染的預防措施，避免出現污染問題，例如控制源頭的物料應用等。而紡織染整企業應該遵循資源綜合利用和環境友好的原則對物料進行選擇，如果存在銻超標排放的情況，則應采用不含銻的替代品，例如在聚酯纖維生產過程中，可以利用不含銻的催化劑替代原有的含銻催化劑。

目前鈦系和鍺系這兩種無銻催化劑已經發展得較為成熟，但其中鍺系催化劑主要應用的是GeO2，這種催化劑活性溫和且具備較強的穩定性和透明性，但因為具有較高的成本，所以無法得到廣泛應用。鈦系催化劑則有著較強的環境友好性和活性，但因為其缺乏足夠的穩定性且容易出現水解的情況，所以可選擇性也不強。除此之外，在選擇染料助劑時，紡織染整企業應該盡可能地選擇不含銻的環保型助劑和染料，而且必須要從源頭上控制銻的使用，從而達到零排放的目的。

4.3 健全化學品管理體系

在化纖織物的染整環節所要用到的化學品類型較多，且數量較大，不同類型的化學品有著不同的作用，許多化學品中都含有銻，如含銻催化劑、燃料、阻燃劑等。如果在染整過程中存在濫用化學品的情況，會對員工的健康造成危害，而且會加劇染整廢水排放導致的銻污染問題，因此企業有必要對化學品進行有效管理，通過制定科學的管理制度、搭建完善的管理體系，進一步規范染整生產中化學品的使用[7]。如企業可以安排專業人員負責落實化學品的管理，設置明確的含銻化學品使用目標、銻污染控制目標等，而且要結合國家和地方的相關要求，定期對含銻化學品的風險進行評價，并且在此基礎上適當完善相關管理制度，盡量避免銻污染對環境和人體健康造成的不良影響。

4.4 做好產業布局規劃

為了更好地控制染整廢水中的銻污染，地方政府應該適當地對產業布局進行規劃，通過規劃建設產業園區、集聚基地等方式，為實現化纖紡織染整行業染整廢水的集中處理創造良好條件。在此過程中，政府部門可以適當發揮其引導作用，鼓勵企業進入產業園區，并落實對企業的統一管理，實現對含銻染整廢水的集中處理，從而有效降低廢水處理的難度以及經濟成本投入。

5 結語

綜上所述，在化纖染整廢水中，銻污染主要與化纖織物染整生產中用到的大量含銻化學品有關，對染整廢水中銻污染的處理及控制，需要利用各種處理技術，所以相關人員要不斷創新銻污染處理技術，研發更多有助于除銻的材料、藥劑，并注重防止除銻引發的二次污染，而且要加大對染整廢水資源化處理的研發力度，體現清潔生產、集約節約生產等特征。

隨著社會各界對于節能減排、環境污染等問題的持續關注[8]，企業應加大內部管理力度，規范相關人員的操作行為，加強對紡織染整全過程的控制，從而為有效控制染整廢水中銻的含量創造良好條件。