摘要：印染廢水的凈化已成為印染行業(yè)亟待處理的重要問題。印染廢水的處理出現(xiàn)了物理處理法、化學(xué)處理法和生化處理法，而吸附法屬于物理方法中的一種，因具有操作簡(jiǎn)單、投資費(fèi)用低、對(duì)多種染料都有較好的去除效果等優(yōu)點(diǎn)，在廢水處理中占有很大比重。本文著重討論了活性炭對(duì)印染廢水的吸附機(jī)理，并對(duì)活性炭吸附影響因素進(jìn)行了分析，對(duì)印染廢水的活性炭吸附處理與研究進(jìn)行了展望。
印染廢水具有有機(jī)污染物含量高、色度高、毒性大、水質(zhì)變化大等特點(diǎn)。其中，色度高是印染廢水處理的一大難題，是由于染色加工過程中部分不能上染坯布的成分復(fù)雜的染料導(dǎo)致，主要是以芳烴和雜環(huán)化合物為母體，帶有顯色基團(tuán)（如-N=O-）和極性基團(tuán)（如-SO3Na，-OH，-NH2）以及一些助劑，如緩染劑或促染劑等便排入廢水中。
印染企業(yè)的生產(chǎn)工藝在各類染料和助劑中添加有不同種類、較大劑量的重金屬物質(zhì)，這些重金屬物質(zhì)隨工業(yè)廢水進(jìn)入污水處理系，往往會(huì)抵制微生物的生長(zhǎng)，對(duì)廢水中的好氧生物處理工藝造成嚴(yán)重影響。當(dāng)水體中重金屬積累到一定的限度，就會(huì)對(duì)水體、水生動(dòng)物系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重危害，生物體會(huì)出現(xiàn)生理受阻、發(fā)育停滯、死亡等情況，后果則是整個(gè)水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能都會(huì)受損甚至崩潰。
1 活性炭吸附印染廢水機(jī)理
1.1 吸附法脫色機(jī)理
活性炭具有很大的比表面積，其內(nèi)部分布著豐富的孔隙，孔隙之間相互連接形成了一個(gè)十分發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，活性炭從而擁有了很大的比表面積以及其表面布滿豐富的官能團(tuán)，以至于對(duì)各種污染物具有良好的吸附去除效果。利用其較強(qiáng)的吸附能力，易吸附較大的染料分子，通過絮凝沉降達(dá)到脫色及降低COD含量的效果。
顆粒種類的不同其吸附脫色效果也有所不同。同等條件下，椰殼活性炭比果殼、煤炭活性炭對(duì)模擬活性染料廢水的吸附效果好，果殼活性炭吸附脫色效果次之，煤質(zhì)活性炭吸附脫色效果較差。活性炭本身結(jié)構(gòu)不同，孔洞具有較大的差異性導(dǎo)致了這種差別。
1.2 活性炭吸附法去除廢水中金屬離子機(jī)理
在對(duì)金屬離子吸附方面，物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換是活性炭吸附主要的機(jī)理。
波濤活性炭廠家用臭氧活化活性炭，兩種活性炭在不同的活化時(shí)間制得，在pH均為6，溫度同為298K的相同條件下，兩種活性炭與原活性炭對(duì)含Cr3+水溶液進(jìn)行吸附。通過該實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在活性炭與Cr3+的反應(yīng)中，表面官能團(tuán)起著著舉足輕重的作用，靜電相互作用為主要的吸附機(jī)理。
1.3 活性炭吸附法對(duì)廢水中微量有機(jī)物的吸附機(jī)理
活性炭吸附微量有機(jī)物主要可以通過三種機(jī)理解釋：
(1) 發(fā)生在吸附質(zhì)與表面含氧基團(tuán)給電子—受電子作用；
(2) 發(fā)生在石墨結(jié)構(gòu)的n電子與吸附質(zhì)之間的擴(kuò)散作用；
(3) 離子間存在的靜電吸引和排斥作用。
波濤活性炭廠家在活性炭對(duì)有機(jī)物進(jìn)行吸附的過程中發(fā)現(xiàn)，起較大作用且有較大影響的是其表面的羰基，它和吸附質(zhì)苯環(huán)上的n電子間的作用力是活性炭吸附作用力的主要來源。當(dāng)吸附質(zhì)苯環(huán)上有吸電子基團(tuán)時(shí)，吸附量會(huì)因此增加，是因?yàn)槲劫|(zhì)苯環(huán)本身是受電子體，而活性炭表面的羰基是給電子體，這兩者合在一起便形成了我們所知的給電子受電子復(fù)合物。但同理可得，如果活性炭氧化了，其表面的羰基也會(huì)氧化成羧基，沒有了給電子—受電子結(jié)構(gòu)的復(fù)合物，活性炭對(duì)有機(jī)物的吸附量也就會(huì)因此而下降。
活性炭廠家進(jìn)行了活性炭對(duì)取代苯酚進(jìn)行吸附的研究，在實(shí)驗(yàn)過程中也運(yùn)用了相同的機(jī)理。對(duì)實(shí)際印染廢水進(jìn)行了深度處理，并對(duì)處理后的廢水的生物毒性進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)過程中采用的是經(jīng)過改良后的活性炭，其表面負(fù)載了經(jīng)馴化后的微生物，以此研究生物活性炭系統(tǒng)中存在的生物相及其降解有機(jī)污染物的作用。在活性炭吸附法處理過程中，這三種吸附往往同時(shí)存在，去除污染物需要它們的綜合作用。
不同的活性炭對(duì)印染廢水的有機(jī)微生物吸附效果也有所不同，活性炭廠家用小型活性炭床吸附印染廢水生化出水中各類有機(jī)物實(shí)驗(yàn)中可得知，煤質(zhì)炭和椰殼炭對(duì)印染廢水生化出水中的有機(jī)物均有顯著的去除效果。
1.4 活性炭吸附法對(duì)廢水中COD的去除機(jī)理
采用煤灰質(zhì)碳、竹炭和椰殼炭3種炭型分別進(jìn)行了吸附試驗(yàn)，研究對(duì)象是印染廢水生化單元出水。研究表明，活性炭能有效地去除印染廢水中的COD、DON及生化出水時(shí)的生物毒性。以玉米秸稈和市政污泥為原料，采用化學(xué)活化法熱解制備的污泥-秸稈基活性炭具有發(fā)達(dá)的微孔和中孔結(jié)構(gòu)。不同配比的吸附劑的較佳吸附條件不同。在吸附過程中，活性炭對(duì)COD的去除率隨著吸附時(shí)間的增加呈現(xiàn)先逐漸上升而后達(dá)到吸附飽和的趨勢(shì)，酸性環(huán)境有利于活性炭表面的堿性基團(tuán)功能的發(fā)揮，進(jìn)而提高活性炭對(duì)滲濾液中COD的凈化效率。
2 活性炭吸附印染廢水的影響因素
2.1 pH
在使用吸附法對(duì)印染廢水進(jìn)行處理時(shí)，pH在脫色、吸附金屬離子、去除有機(jī)物等方面有著明顯的影響�；钚蕴棵撋珪r(shí)，在pH值較低時(shí)有著較好的吸附效果，隨著pH的升高，吸附效果變差�；钚蕴繌S家研究得出在pH值為3.5和5.5時(shí)，活性炭表現(xiàn)出較好的吸附脫色效果。不同的pH值對(duì)金屬離子的吸附同樣有著不一樣的吸附效果，研究表明，不同pH值對(duì)鉻離子的吸附率不同，隨著pH值增加，吸附速率逐漸降低。在低pH環(huán)境中，去除水中的有機(jī)物的效果也同樣較好。
2.2 吸附時(shí)間
由多孔介質(zhì)的吸附動(dòng)力學(xué)模型可知，吸附初期階段染料分子快速填充在活性炭的孔隙中，然后因?yàn)閿U(kuò)散阻力的增加，吸附速率下降。所以在投放活性炭的初期，短時(shí)間內(nèi)吸附脫色效果提升明顯，隨著時(shí)間的推移，脫色效果逐漸趨于穩(wěn)定，此時(shí)延長(zhǎng)時(shí)間對(duì)脫色的效果增加并不明顯，吸附趨于平衡�；钚蕴课浇饘匐x子時(shí)，吸附初期吸附率迅速升高，隨著時(shí)間的增加吸附率緩慢上升，一段時(shí)間后吸附趨于平衡。研究結(jié)果顯示，有機(jī)物的較佳吸附時(shí)間為1小時(shí)。
2.3 溫度
適當(dāng)升溫可提升活性炭的脫色效果，但溫度過高會(huì)使顆粒熱運(yùn)動(dòng)加速，使顆粒熱運(yùn)動(dòng)加速，碰撞幾率上升，同時(shí)也會(huì)加速活性炭外表面水分子的解吸，同時(shí)溫度過高會(huì)造成吸附劑的變質(zhì)。活性炭吸附金屬離子為吸熱反應(yīng)，因此，升高溫度，反應(yīng)向正方向進(jìn)行，溶液中分子運(yùn)動(dòng)劇烈，金屬離子與活性炭表面接觸更多。根據(jù)活性炭與各種吸附物質(zhì)之間的作用特性，溫度變化會(huì)影響吸附效果，如果活性炭與吸附物質(zhì)之間的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則升溫會(huì)減小活性炭的吸附性能。
2.4 活性炭的種類
不同種類的活性炭有著不同的孔徑分布，對(duì)污水的吸附效果也隨之不同。按照制作活性炭的原料可分為木質(zhì)活性炭、果殼活性炭、煤質(zhì)活性炭、石油類活性炭、再生炭及礦物質(zhì)原料活性炭等。同等條件下，椰殼活性炭吸附效果較好，果殼活性炭次之，煤質(zhì)活性炭吸附脫色效果較差。
2.5 活性炭的粒徑
一般來說，吸附量的多少隨著活性炭表面積的增加而增加。同等質(zhì)量下的活性炭，粒徑越小，表面積越大，吸附能力越好。研究表明：在其他實(shí)驗(yàn)條件相同時(shí)，活性炭的粒徑越小，總鉻的去除率越高。
2.6 活性炭的投加量
活性炭的投加量對(duì)污水中污染物的吸附效率的影響較為明顯，隨著活性炭投加量的增加，對(duì)污染物的的吸附效率先大幅度上升，之后趨于穩(wěn)定，但隨著投加量繼續(xù)增加，吸附量達(dá)到飽和之后，吸附效率呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。研究表明在相同的振蕩時(shí)間、相同濃度下，普通活性炭加入量增加，亞甲基藍(lán)值會(huì)隨之升高。
3 結(jié)語
處理復(fù)雜的廢水，特別是含多種類染料和有機(jī)物的廢水，僅依賴吸附脫色技術(shù)無法達(dá)到預(yù)想的處理效果，因而復(fù)合吸附劑的研發(fā)，尤其是集合包括吸附在內(nèi)的多種處理技術(shù)的研發(fā)可提高寬廣的范圍及適用性。同時(shí)，為避免或減少二次污染，應(yīng)對(duì)廢水做好妥善的后期處理及對(duì)吸附劑進(jìn)行再生處理加以利用。