[发明专利]一种处理工业废水中阳离子染料的天然植物材料和方法

说明书

一、技术领域

本发明属于工业污水处理技术领域，具体涉及采用目前尚未利用的一种可广泛获取的天然植物材料柚子皮，根据柚子皮和废水中阳离子特点，经试验得出处理废水的优选条件，以达到较好去除废水中阳离子染料效果的方法。

二、背景技术

目前，国内的印染废水处理以生化方法为主，国外也基本如此。近年来国内外部开展了一些研究工作，主要是新的生物处理工艺和高效专用细菌以及新型化学药剂的探索和高效脱色混凝剂的研制等研究。色度的去除是印染废水处理的一大难题。

废水处理方法一般有：物理方法、化学方法、生物方法。

物理法：废水处理中运用的物理法主要是吸附法。吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的过程。多孔性物质可以做吸附剂，如活性炭、吸附树脂、木屑和天然矿物等。吸附按其作用力可分为物理吸附，化学吸附和离子交换吸附三种。水处理中大多数吸附现象都是上述三种吸附作用的综合结果。吸附法已广泛用于废水的深度处理和去除色度。其中活性炭作为一种优良的吸附剂，已被大量用于水处理工程中。吸附法是利用多孔性的固体物质，使废水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而去除的方法。工业上常用的吸附剂有活性炭、活性硅藻土、活化煤、天然蒙托土和煤渣等。国内外主要和传统的吸附剂是活性碳。活性碳对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附性能。

化学法：化学法是采用氧化法或还原法破坏染料的发色基团，使之生成分子量小的物质，从而失去显色能力。氧化脱色方法的氧化剂主要有臭氧。采用臭氧氧化法脱色，能将活性染料、阳离子染料、酸性染料、直接染料等水溶性染料废水几乎完全脱色，甚至不溶性的分散染料应用臭氧脱色也能获得很好的效果，但它对硫化物、还原物等不溶性染料，脱色效果较差，因此臭氧氧化脱色最适用于亲水性染料含量高，悬浮物少的废水处理。目前臭氧氧化的主要缺点是对废水COD的去除率效果不好，同时能耗大，运行费用相对偏高，大规模推广困难。

生物法：生物降解法是利用微生物的生长来降解，溶解分散在水中的染料。由于大部分染料的可生化性较差，目前国内的许多纺织、印染等行业开始采用厌氧-好氧串联的方法进行处理。对于低浓度的染料废水，厌氧部分一般只采用水解法。在厌氧或水解阶段，厌氧菌对染料进行破碎，从而提高废水的可生化性，利于后续的好氧处理。美国染色工作者协会对大量染料及药剂进行测试，发现近一半的染料BOD5/COD值小于0.1，因此运用生物处理法处理这部分污染物需要选择优良的菌种。总得来说生物法，对BOD去除很好，但对COD，色度的去除一般效果不好。所以同时需要物理、化学法辅助。

尽管活性炭对有机物，色度的去除效果都很好，而且对大部分的染料分子都有很强的吸附效果，但由于其吸附容量的限制和再生技术的经济效益问题，不可能将活性炭直接用于原始的印染废水处理，而比较适合深度处理。在发达国家处理染料化工废水时常用三级处理法，即在常规生物处理之后再进行活性炭的吸附处理。三级处理虽能有效的去除染料化工废水中的有机物色度，但处理费用十分昂贵，而活性炭的再生问题一直以来都很难用比较经济有效的方法解决，这就成为影响活性炭更加普遍使用的一个关键问题。所以活性炭的昂贵价格和再生的困难就大大的制约了活性炭的广泛使用。如果能用廉价易得的原料制备活性炭，使活性炭的成本降低，就可以把活性炭直接用于废水的处理，以解决处理废水的经济效益问题，所以寻找一种合适的廉价的可替代活性炭的材料就是本文研究的内容。经过多次反复实验，我们找到柚子皮这种天然材料可作为替代活性炭的廉价材料。

三、发明内容

1、发明目的

染料在给人们的生活带来绚丽多彩的颜色并产生巨大经济效益的同时，也产生大量的染料废水排放到环境水体中，导致自然水体的污染。着色水体不仅影响水环境的美观而且减少水体透光量，影响水生植物的光合作用，进而造成整个水体生态系统的损害。染料废水不仅污染了环境，而且有些染料或其降解产物有毒，甚至能诱发基因突变或致癌。据统计，在染料生产过程中，大约随废水损失2％的产品，而在染料使用过程中，这一损失则高达10％。我国是纺织印染的第一大国，而纺织印染行业又是工业废水排放的大户，因而要实现印染行业的可持续发展，必须解决印染行业的污染问题。

阳离子染料是印染废水中常见的含量较大的染料类型。2003年以来我国市场上阳离子染料的年需求量约1.4-1.6万吨。目前工业上用于去除水中染料色素的活性炭，效果虽好但成本高。所以本发明需要解决的问题是找到一种低成本，高效的吸附染料的材料，来替代活性炭用于工业废水的处理。