1. 採用植物染色的衣服的有什麼好處
天然環保,無毒無害。萃取天然植物染料在紡織物上染色,對人體無毒無害,同回時減少染色廢水答污染。
植物染料兼具有葯草功效 , 抗菌防霉,天然保健,對一些皮膚病有一定的預防和治療作用。
顏色柔和,色彩看起來十分自然。除了具有天然的色澤以外,還有如植物般沉靜柔和而具有安定力的氣質,色澤與色感並不因時日而改變。
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2. 植物染料的簡介
植物染料,顧名思義,是從植物中提取出的用於織物染色的染料。20世紀初,自化學合成染料問世,因合成染料優異的染色性能、眾多的品種和廉價的成本,使植物染料逐漸地退出了染料市場。近年以來,隨著人們環保意識的增強,開始逐漸認識到,化學合成染料對人體的健康和環境產生嚴重的損害和破壞,於是人們又重新提級植物染料。 生態紡織品是最近幾年才出現的名詞。它是指其在生產、消費和遺棄的整個過程中,都不產生或不含有對人體健康可能產生傷害和對人類環境產生不良影響的任何物質的紡織品。而作為生態染料應該具備下列條件1、生產原料具有再生性2、對人體無不良影響3、生產加工過程無污染產生4隨產品的遺棄物能被環境自然分解而不污染環境.化學染料要符合上述4項條件,不可能。化學染料大部分是從石油中提取合成的,這部分產品是在生產中能分解出20餘種有致癌或致過敏的禁用偶氮染料以及在一定條件下還可離解出鉛、鉻、鎬、鑽和汞等對人體和環境有害的重金屬離子。作為化學合成產品的合成染料或多或少都會對人體有所傷害,尤其是貼身服飾。現階段正在工廠中使用的所謂環保或生態染料,都僅僅只是在現有的病理學檢測條件和現有標准條件下順利通過檢測的染料,隨著時間的推移和病理研究的發展,它們中相當部分也將進人禁用染料的行列,因此合成染料的使用發展空間將越來越受到限制。另外,合成染料的生產過程會帶來一定的環境污染,其使用過程還會產生相當程度的廢水污染,
植物染料來源於植物世界,隨著植物而生,也隨著植物而亡。
古代常用的植物染料實在多不勝數,古人根據不同的染料特性而創造的染色工藝計有:直接染、媒染、還原染、防染、套色染等。染料品種和工藝方法的多樣性使古代印染行業的色譜十分豐富,古籍中見於記載的就有幾百種,特別是在一種色調中明確地分出幾十種近似色,這需要熟練地掌握各種染料的組合、配方及改變工藝條件方能達到。早在六、七千年前的新石器時代,人們的祖先就能夠用赤鐵礦粉末將麻布染成紅色。 居住在青海柴達木盆地諾木洪地區的原始部落,能把毛線染成黃、紅、褐、藍等色,織出帶有色彩條紋的毛布。
3. 染料廢水對人和水體的危害
對天然水體的污染
印染廢水排入天然水體後,印染廢水的水溫較高,通常回為30~40℃,答有時可達50℃以上,且水中大量有機物會迅速消耗水體中的溶解氧,使河流因缺氧產生厭氧分解,釋放出的H2S又進一步消耗水體中的溶解氧,水體中溶解氧大幅度下降。廢水中總磷、總氮含量增高,排放後使水體富營養化。漂白廢水中的游離氯可能破壞或降低河流的自凈能力。重金屬通常會形成底泥,危害水中動植物的生長。染色廢水使河水著色,嚴重破壞水體的自然生態鏈,同時也大大降低了水體的經濟價值。
4. 植物染色的歷史
植物染料於中國,遠在周朝開始就有歷史記載,設有管理染色的官職-染草之官-又稱染人。在秦代設有【染色司】、唐宋設有【染院】、明清設有【藍靛所】等管理機構。從大自然中萃取礦物與植物等染料,將青、黃、赤、白、黑稱之為五色,再將五色混合後攫取其它的顏色。以及日本古代染色中有名的『草木染』亦是。在今日崇尚環保自然的風潮中利用自然界之花、草、樹木、莖、葉、果實、種子…等進行之植物染的研究與創作融入生活中,有別於化學染料,不會產生有害大自然的環境和人體健康的廢水,或其它的工業污染。得自植物界的染料,在
美麗的顏色中回歸自然和環保
「草木染」就是使用天然植物染料進行面料染色的技術,是中國傳統的織物染色方法,具有天然、環保以及現代工業染織無法表現的藝術性,但是現在卻在中國已經失傳。現在我們重新復興這項藝術,對於保護和傳承中國的傳統藝術是有很大意義的。
人們利用天然有色物質染絲、棉、毛織品等很早就開始了。古書的記載和出土的文物,都說明了我國早在西周時代已經明確分煮。漬、暴、染4個步驟染色,並設染人這一官職。我國古代染色是採用天然植物中所含的色素,如染青藍色的靛藍。這是一種存在於靛藍草枝葉中的物質,經發酵後產生可溶性的白色溶液,將織物浸泡在這種溶液中後取出,在空氣中氧氣的氧化作用下生成不溶於水的青藍色,它耐日曬水洗和加熱。至今我國苗、瑤等少數民族的蠟染工藝,就是先用加熱熔化的蠟液在白布上描繪圖案,然後放進靛藍草發酵後的白色溶液中,經空氣氧化後用水煮,把蠟脫去而成。這種技藝從漢代已開始,唐代已盛行。現今的靛藍已用化學方法製成。
古埃及人、古印度人也用靛藍、首草等作染料。據說埃及幾千年前包裹木乃伊的青色麻布是用靛藍染成的。印度人還用一種寄生在不同植物上的胭脂蟲體中所含的紅色素染色。古希臘羅馬人也用另一種動物染料,是一種貝殼類動物,分泌一種液體,暴露在空氣中後由黃色經綠色和藍色,最後變成紫色,是一種名貴的紫色染料。
在十九世紀末期從煤塊提煉顏料成功之前,染料大部份都來自植物的根、樹皮、葉、花、種子或木材。事實上,我們祖先在三千年以前已懂得用植物色素,來染制衣服、器皿、漁具、食物和化妝品。西晉時代的《南方草木狀》記載,從蘇木提取黃色染料。明代宋應星在《天工開物》,列出了20多種顏料的來源、染制和定色的方法。他又指出,古代人類所穿衣服的各種顏色,是根據其社會階級而定,不能逾越。黃色是最高級,為皇帝專用;青色最低級,是平民衣服的顏色。但因為人數眾多,所以青色的染料需求量大。
青色的染料,來自「藍類」植物。《本草綱目》解釋所謂五藍,就是茶藍、蓼藍、馬藍、吳藍和木藍。其實在分類學上,各是屬於不同科屬的植物,其中木藍和馬藍多生於華南。
野生植物中,也有多種是含有顏色染料成份的。其中最重要的,就是藍靛、馬藍、薯莨、楊梅和梔子。 我國是最早使用天然染料染色的國家。早在4500多年前的黃帝時期,人們就能夠利用植物的汁液染色。多個古籍文獻中記錄了色彩的名稱,東漢《說文解字》中有39種色彩名稱,明代《天工開物》、《天水冰山錄》則記載有57種色彩名稱,到了清代的《雪宦綉譜》已出現各類色彩名稱共計704種。明清時期,我國天然染料的制備和染色技術都已達到很高的水平,染料除自用外,還大量出口。中國應用天然染料的經驗跟隨絲綢一同傳播到海外各國,產生了久遠的影響。
人類使用天然染料的歷史可以追溯到距今五萬年到十萬年的舊石器時代。北京山頂洞人文化遺址中發現的石制項鏈,已用礦物質顏料染成了紅色。早在六、七千年前的新石器時代,我們的祖先就能夠用赤鐵礦粉末將麻布染成紅色。 居住在青海柴達木盆地諾木洪地區的原始部落,能把毛線染成黃、紅、褐、藍等色,織出帶有色彩條紋的毛布。
西周時代,已經設置了專門負責印染紡織品的專職官吏,稱為「染人」,中國最早的詩歌總集《詩經》中記錄的紡織品與服裝的顏色有暗綠、紅、黃、白、碧綠、緋紅及玄黃等,春秋戰國時,已經出現了許多專門染色的染坊,發現了多種植物染料,其中以藍草最為多用。
秦漢時期,人們在染色實踐中發現了染色與空白的對比關系,認識了有地控染色面積和染色形狀可以形成空白的花紋,於是防染技術開始出現。這一時期,西南一些少數民族地區首先出現了用蠟做防染劑的染花方法。先把蠟溶化成液體,用蠟刀沾取蠟液在白色底料上描繪紋樣,然後浸入染料中染色。當時多用靛藍,又有少量紫色、紅色。上染之後,去掉蠟紋即呈現白色花紋,得到了藍底白花或色底白花的花布。古代稱其為「闌干斑布」,現代稱之「蠟染花布」。而在漢代,觀賞性的蠟染已開始出現了。西南地區蠟染藝術一直沿續下來,至今,貴州、雲南、廣西等地的蠟染仍然流行。
南北朝時期印染藝術較為突出的是紋纈的出現,紋纈也叫「撮纈」、「撮花」、「撮暈纈」,現代稱「扎染」。
唐代的印染技術全面發展而且成就斐然,這時的紋纈、夾纈、蠟纈都出現了驚人之作。宋明時期的印染藝術已相當全面,色譜也愈加完備。明代官方設有顏料局,掌管顏料。而用於製作染料的植物已達幾十種。 清代少數民族地區的各種印染藝術逐漸形成獨特風格,做工精細,蠟紋紋密。
利用植物染料,是我國古代染色工藝的主流。自周秦以來的各個時期生產和消費的植物染料數量相當大,明清時期除滿足我國自己需要外,開始大量出口,而用紅花製成的胭脂綿輸到日本的數量更是可觀。
中國古代用於著色的材料可分為礦物顏料和植物染料,其中以後者為古代主要的染料。古代先民很早就掌握了多種植物染料的性質,並發明了多種染色技術和被稱為「纈」的防染印花技術。各種染料均有其著色原理,礦物顏料和植物染料雖然都是色料,但它們的著色原理卻是不同的。礦物顏料著色是通過粘和劑使之粘附於織物的表面,但顏色遇水即容易脫落。植物染料則不然,染制時,其色素分子是通過與織物纖維親合而改變纖維的色彩,所著之色雖經日曬水洗,均不易脫落或很少脫落。
我國古代印染不僅顏色多,色澤艷麗,而且色牢度好,不易褪色。古代將青(即藍色)、赤、黃、白、黑稱為五色,也是本色、原色。原色混合得到多次色如綠、紫、粉等色,也稱間色。染料來源分為礦物顏料和植物染料兩大類。
《詩經》中有用藍草、茜草染色的詩歌,可見中國在東周時期使用植物染料已在民間普遍應用。中國古代的一些農業書和工藝書上、都有關於染料和染色法的記載。先秦古籍《考工記》(作者不詳)是中國第一部工藝規范和工作標準的匯編。書中「設時之工」記錄了中國古代練絲、紡綢、手繪、刺綉導工藝,對織物色彩和紋樣都作了詳細而完整的敘述;公元533534年賈恩勰著的《齊民要術》中有關於種植染料植物和萃取染料加工過程,如「殺雙花法」和「造靛法」所製成的染料可以長期使用。1637年明末宋應星編撰了中國第一都科技網路全書«天工開物»中有關各種染料的製造、練制的化學工藝以及各種染料在織物上的染色法的描寫。在「乃服」一章中,總結絲、麻、毛,棉蕁織物在紡紗織布的技術,並在「彰施」 一章,記錄有關染色技術的應用。 公元3000年前古埃及和美索不達米亞人已掌握了織揚染色的技術。古埃及的尼羅河畔的金字塔的墓壁上紅色和紅色的染色織物,說明了這一點。約在2500年前,印度已有從茜草提取茜紅和藍草提取靛藍染棉織品了的記錄。茜草的浸漬液,經處理後,可染成紅色;藍草的浸漬液經氧化後,可將織物染成靛藍。公元前 550年希臘己形成羊毛手工紡織和染色的工作坊,進行生產工作。遠古時候紐克里特人製造了昂貴、著名的泰爾紫(Tyriam Purple)一種海螺分秘物經氧化後得到的染料,後來小亞細亞的腓尼基人掌握了製造技術,利用泰爾紫在毛織品上染鮮艷紫藍色,日後羅馬帝國的貴族更以這種顏色染制袍服,作為貴族階級的象徵。
公元1371年,歐洲開始才有有關染色、印花的記載資料。也就是說在十九世紀以前,染色和印花所用的染料全部都是天然的動、植、礦物染料。染色工藝還是採用的天然染色。
5. 印染廢水,是染漿廢水來的,脫色效果不好,怎麼辦
不知到你用的什麼工藝,一般生物處理不易脫色的話,可以考慮加點絮凝劑,另外氧化法也比較常用,下面一個參考文摘不錯的:
由於染料生產品種多,並朝著抗光解、抗氧化、抗生物氧化方向發展,從而使染料廢水處理難度加大.染料廢水處理難點:一是COD高,而BOD/COD值小,可生化性差;二是色度高,而成分復雜.三是水質水量不穩定,排放具有間歇性.印染廢水的處理目標一般是COD的去除與脫色,但脫色問題難度更大.
3. 脫色處理方法
3.1 物理方法
3.1.1吸附法
吸附法是利用多孔性的固體物質,使廢水中的一種或多種物質被吸附在固體表面而去除的方法.吸附脫色技術是依靠吸附劑的吸附作用來脫除染料分子的.吸附按其作用力可分為物理吸附、化學吸附和離子交換吸附三種.目前用於吸附脫色的吸附劑主要是靠物理吸附, 但離子交換纖維、改性膨潤土等也有化學吸附作用.
常用的吸附劑包括可再生吸附劑如活性炭、離子交換纖維等和不可再生吸附劑如各種天然礦物(膨潤土、硅藻土)、工業廢料(煤渣、粉煤灰) 及天然廢料(木炭、鋸屑) 等.傳統的吸附劑是活性碳,活性炭具有較高的比表面積(500- 600 m2/g),它只對陽離子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有較好的吸附性能.活性炭去除水中溶解性有機物(分子量不超過400)非常有效,但它不能去除水中的膠體疏水性染料.若廢水BOD5> 500mg/L,則採用吸附法是不經濟的.膨潤土作為水處理中的吸附劑和絮凝劑,已被廣泛用於印染廢水脫色領域,近年來製成多種復合膨潤土、VS型纖維和聚苯乙烯基陽離子交換纖維等,具有物理吸附和離子交換功能,且比表面大、離子交換速度快,易再生,對難處理的陽離子染料廢水有很好的脫色效果,有些改性的膨潤土的脫色效果甚至高於活性炭[4];某些集吸附與絮凝性能為一體的吸附劑如硅藻土復合凈水劑也已開發;用電廠粉煤灰製成具有絮凝性能的改性粉煤灰,對疏水性和親水性染料廢水均具有很高的脫色率;另外工業廢料(如煤渣、粉煤灰等)、天然廢料(如木炭、木屑等)、植物秸稈(如玉米棒等)均對印染廢水具有一定的吸附作用.
吸附法尤其適合難生化降解的紡織印染廢水脫色處理,印染廢水的吸附脫色技術是一項非常有效而又比較經濟的方法.活性炭吸附脫色技術不適合印染廢水一級處理,只能用於深度脫色處理,活性炭處理成本高,再生困難,所以活性炭的再生技術是正在研究的課題,其中生物再生是研究的重點方向.煤、爐渣吸附劑,原料來源廣,成本低,但在處理印染廢水之後存在二次污染,所以只適合與生化法或砂過濾等方法聯合使用.離子交換樹脂對水溶性染料離子吸附特別有效,離子交換吸附劑的開發研製是今後的主要發展方向之一.廉價、高效、因地制宜新型吸附材料的開發是一項很有前途的技術.吸附法與其它處理方法的優化組合處理印染廢水,脫色效果更佳.[5]
綜上所述,吸附脫色的發展方向體現在兩個方面: ①根據吸附機制開發、尋找新的吸附劑; ②對現有吸附劑的改性與活化, 以提高脫色效果和再生能力.
3.1.2超濾法脫色
超濾是利用一定的流體壓力推動力和孔徑在20~200üA 的半透膜實現高分子和低分子的分離.超濾過程的本質是一種篩濾過程,膜表面的孔隙大小是主要的控制因素.該法的優點是不會產生副作用,可以使水循環使用.早在70 年代初期, 膜分離技術就嘗試用來處理印染廢水.目前, 該方法可用於去除各種染料和添加劑.但由於分離染料混合物的困難, 並未達到完美的程度.
在這種技術中,半透膜的性質起著決定性的作用.就材料而言,膜有動態膜,纖維素類膜,聚碸超濾膜,荷電超濾膜或疏鬆反滲透膜.[6]
(1)動態膜從處理效果和經濟上講,ZrO-PAA 動態膜是可行的.但能耗較大,其滲透水及化學物質的再利用率可達88% 到96%.
(2) 纖維素類膜.CA 膜的選擇性隨膜表面與各種染料互變異構體相互作用而發生變化,但膜材料本身在耐pH、耐溫等方面仍然有所不足.纖維素類膜在耐pH值、耐壓、耐溫度等方面優於CA ,用纖維素超濾膜反滲透處理染色廢液, 染料去除率97% 以上可實現水的循環使用,但反滲透所需的高壓操作仍是它的不足.
(3) 聚碸超濾膜由於其良好的物理化學穩定性,有較大的應用前景.使用聚碸超濾膜代替纖維素膜可實現高溫操作, 回收染料減輕污染, 但仍未達到國家排放的標准.
(4) 荷電超濾膜或疏鬆反滲透膜是用來描述其分離性能介於反滲透和超濾之間的一種膜.荷電超濾膜是以其化學結構含有荷電基團而定義的, 疏鬆反滲透膜是以其物理結構而命名, 它們往往指的一種膜.對鹽NaCl 截留只有2%~ 3% , 而對於500~2 000 分子量的物質,具有較高的分離率, 同時保持高的水通量.一般染料的分子量正好在這種膜的截留范圍, 特別是離子型染料.該膜在低壓下操作(10 kg/cm 2) 耐pH值、耐壓密、耐污染、耐溫等方面都比較突出,前景廣闊[7].
3.1.3輻射降解法
電離輻射可有效地降解染料水溶液,輻射技術和其它技術有很好的協同作用.與常規污染物處理技術相比,輻射技術在常溫常壓下進行,具有工藝簡單、無二次污染等特點,對難降解有機污染物的處理更有其獨特長處.[8]
用60Co γ射線輻照甲基橙和活性艷藍KNR水溶液,輻照後染料水溶液的可見光區和紫外區的特徵吸收峰隨吸收劑量的增加而漸漸下降至接近零,說明輻射降解反應既破壞了染料分子的發色基團,同時也破壞了染料的有機分子結構.脫色率和COD去除率均隨吸收劑量的增加而增加.過氧化氫與輻射有協同作用,在相同的吸收劑量下,脫色率和COD去除率均隨過氧化氫的濃度增加而增加.另外,該法pH值適用范圍很廣;溶液的初始濃度越大,COD去除和脫色效果越差;氧的存在可以促進染料分子的降解.在同樣輻照條件下,染料的輻射降解效果因染料分子的結構不同而略有不同[9].
輻射法處理印染等難降解污水時雖然有機物的去除率高、設備佔地小、操作簡便,但用來產生高能粒子的裝置價格昂貴,技術要求高,而且該方法能耗較大,能量利用率不高,若要真正投入實際運行,還需進行大量的研究工作.
3.2 物理化學法
3.2.1絮凝法
印染廢水的絮凝脫色技術, 投資費用低, 設備佔地少, 處理量大, 是一種被普遍採用的脫色技術.某印染廠採用混凝脫色- 懸浮曝氣生物濾池工藝處理主要含活性染料的廢水,原水CODCr, SS的平均質量濃度分別為296,285 mg/L 和平均色度為550倍, 處理後出水水質相應各項指標分別為40, 20 mg/L 和10 倍, 其去除率分別為87%, 92%和98%.[10]
在印染廢水中使用的絮凝劑很多,大致可分為無機絮凝劑、有機絮凝劑和微生物絮凝劑三類,其中,有機絮凝劑還分為天然有機高分子絮凝劑、合成有機高分子絮凝劑.由於印染廢水水質比較復雜,無機單鹽絮凝劑在水解絮凝過程中,未能完成具有優勢絮凝效果的形態,投葯量大,絮凝效果差;無機高分子絮凝劑可以較好地除去廢水中大部分懸浮態染料,但對於水溶性染料中分子量小、不容易形成膠體的廢水則難以處理;有機高分子絮凝劑對於水溶性染料等廢水具有很好的脫色性能,但單獨使用效果差,而且易於產生有毒物質;因此,開發研製價廉、無毒、高效的新型有機絮凝劑,已成為目前絮凝法的主要研究方向之一.
復合絮凝劑則能同時發揮幾種絮凝劑的優點,使絮凝法用於印染廢水處理既經濟,又適用.如將有機絮凝劑與無機絮凝劑復配使用,充分發揮有機高分子絮凝劑的吸咐架橋性能和無機絮凝劑的電性中和能力,可以使處理出水達到較好的效果.此外,澱粉衍生物、木質素衍生物、羧甲基殼聚糖[11]等天然高分子具有無毒、原料廣、價廉和可生物降解等優點,也得到科研工作者的高度重視.另外,微生物絮凝劑是利用生物技術,從微生物體或其分泌物提取、純化而獲得的一種安全、高效,且能自然降解的新型水處理劑.與普通的絮凝劑相比,有固液易於分離,沉澱少,適用性廣等優點,因此微生物絮凝劑的研究正成為當今世界絮凝劑方面研究的重要課題[12].總之,高效、無毒、無害的環境友好性絮凝即將在印染廢水處理中有廣闊的應用前景.
絮凝法雖然是含染料廢水處理的常用方法,但對於許多可溶性好的染料, 處理效果往往不佳.因此, 復合絮凝法將成為工業廢水處理工藝研究的主要內容和發展方向.根據實際出水要求,採用適當的預處理和後處理手段,發揮絮凝工藝與其它工藝的協同工作的優勢,以達綜合治理的目的,這對於提高印染廢水的處理效果,降低處理成本具有極其重要的意義.
然而,用絮凝法進行廢水脫色依然存在以下幾個方面的問題:產生大量的淤泥;由於廢水水質變化大,每批廢水脫色前均需要進行預試驗,以確定最佳條件,提高了成本,又費時.過量的陽離子絮凝劑會在廢水中產生大量氮的化合物,它們對魚類有毒且難以生物降解和硝酸化抑制,絮凝劑過量也可能導致沉澱重新溶解.脫色效率低,不符合排放標准.因此,實際生產中,應根據實際出水要求,採用適當的預處理和後處理手段,發揮混凝工藝與其它工藝的協同工作的優勢,以達綜合治理的目的,這對於提高印染廢水的處理效果,降低處理成本具有極其重要的意義.
3.3 化學方法
3.3.1電化學法
電化學法是處理印染廢水的另一種有效的處理方法.電化學法通過可溶性電極在陽極和陰極上發生電絮凝、電氣浮和H的間接還原作用從而達到處理廢水的目的.電化學法處理印染廢水具有設備小、佔地少、運行管理簡單、COD去除率高和脫色好等優點,但同時電化學法存在著能耗大、成本高和析氧析氫副反應等缺點.近年來,隨著電化學和電力工業的發展以及許多新型高析氧析氫過電位電極的發明,電化學法又重新引起人們的重視.根據電極反應方式劃分, 傳統電化學方法可細分為內電解法、電絮凝和電氣浮法、電氧化學.
內電解法是利用廢水中有些組分易被氧化,有些組分易被還原,在有導電介質存在時,電化學反應便會自發進行,同時兼有絮凝、吸附、共沉澱等綜合作用的一種廢水處理方法[13].最著名的內電解法是鐵屑法, 即將鑄鐵作為濾料, 使印染廢水浸沒或通過, 利用Fe 和FeC 與溶液的電位差, 發生電極反應, 產生較高化學活性新生態H, 能與印染廢水多種組分發生氧化還原反應, 破壞染料發色結構, 而陽極產生的新生態Fe2+, 其水解產物有較強的吸附和絮凝作用.該法不需要外加電源,操作簡單,成本低廉,是種很有前途的處理方法.
電氣浮法是以Fe、AL作陽極產生的H2將絮體浮起;而電絮法則是利用電極反應產生的Fe2+ 、Al3+實現絮凝脫色.採用石墨、鈦板等作極板, 對染料廢水通電電解, 陽極產生O2或Cl2, 陰極產生H2.通過O的氧化作用及H的還原作用破壞染料分子而使印染廢水脫色, 脫色率可達98% 以上,COD去除率達80%以上.
國內重點研究的是電化學與其它方法相結合,其中較為有成就的是用絮凝復合床新技術處理高色度印染廢水,對色度>10000倍的印染廢水處理後,脫色率可達99%以上,CODCr去除率達75%.國外在新型電極方面研究較多,如:Sb/SnO2、Ti/SnO2、Ti/RnO2、Ti/Pt等電極.
電催化高級氧化技術(Advanced Electro catalysis Oxidation Processes , AEOP) 是最近發展起來的新型AOPs ,因其處理效率高、操作簡便、與環境兼容等優點引起了研究者的注意.它能在常溫常壓下,通過有催化活性的電極反應直接或間接產生輕基自由基, 從而有效降解難生化污染物.陳武等進行了三維電極電化學方法處理印染廢水實驗, COD去除率達74.7% ,色度去除率達93.3%[14].
3.3.2氧化法
氧化法是使染料分子中發色基團的不飽和雙鍵被氧化斷開,形成分子量較小的有機物或無機物,從而使染料失去發色能力的一種印染廢水處理方法.氧化法主要有:高溫深度氧化法、化學氧化法和光催化氧化降解法等.
高溫深度氧化法主要是焚燒法.
化學氧化法是印染廢水脫色處理的主要方法,其機理是利用氧化劑將染料不飽和的發色基團打破而脫色.Fenton試劑(Fe2+-H2O2)、臭氧、氯氣、次氯酸鈉等是一般採用的氧化劑.常見的有組合法和催化氧化法等.如採用混凝- 二氧化氯組合法的優點在於ClO2氧化能力強,是HClO的9倍多,且無氯氣氧化法處理廢水時可能與水中有機物結合生成氯代有機物(AOX)[15].
化學氧化法能有效地去除印染廢水中的色度,但不能很好地去除廢水中的COD,對此有人提出了不完全氧化的方法,即只部分氧化,使有機物通過自由基耦合降低水溶性而絮凝去除.陳玉峰[16]等通過實驗發現,電生成Fenton試劑處理實際工業印染廢水,CODCr去除率在80 %以上, 脫色率達到95% ,處理費用1117元/m3,具有很好的實際應用價值和市場前景.盛翼春[17]通過研究發現,採用新型電催化氧化對染料濃度高達0.3g/l的水溶性染料廢水在2分鍾內脫色率高達95%以上.
同時,隨著太陽能技術的發展進步,光催化氧化也越來越受到人們的重視.夏金虹[18]用納米TiO2粉體光催化降解印染廢水,脫色率為96% , CODCr去除率為86%,TiO2催化性能比較穩定,可重復使用.光催化氧化技術具有工藝設備簡單、操作條件易控制、處理成本較低、氧化能力強、無二次污染等突出優點,在有機廢水處理中有著廣闊的應用前景.但懸浮體系的納米TiO2顆粒由於粒徑極為細小,存在著難以回收、容易中毒、不易分散等缺點,需通過先進的負載技術或光化學反應器,甚才會獲得更高催化效率.因此,納米TiO2光催化劑的負載技術對其實現大規模實用化、商品化和工業化具有重大的實際意義,是今後TiO2研究的主要方向[19].
總之, 氧化法是一種優良的印染廢水脫色方法,但也有其自身的缺憾.如果氧化程度不足, 染料分子的發色基團可能被破壞而脫色, 但其中的COD仍未除盡; 若將染料分子充分氧化, 能量、葯劑量消耗可能會過大, 成本太高, 所以氧化法一般用於氧化- 絮凝或絮凝- 氧化工藝.採用氧化- 絮凝工藝, 目的是通過氧化法將水溶性染料分子變為疏水性或使陽離子染料分子轉變為中性, 陰性分子, 以利絮凝除去.反之, 採用絮凝- 氧化工藝則是將氧化作為後處理步驟, 對印染廢水做深度處理經進一步去除殘余色度及COD[20].
3.3.3還原法
還原法式使用還原型脫色劑對直接染料廢水進行脫色處理的方法,使用的原料主要是鐵屑.鐵屑是機械加工過程中的廢料, 用於處理印染廢水,不僅成本低廉、操作簡單, 而且能夠獲得以廢治廢的效果.該方法主要基於電化學反應.鐵屑是鐵-碳合金, 浸入廢液後形成無數微小原電池.電極反應產物為Fe2+, H2,OH-, 均具有較高的化學活性, 可有效地脫除廢水中的染料分子.其它還原劑有保險粉(+ 活性炭)、亞硫酸及其鹽.洪俊明等[21]通過鐵屑內電解的強化A/ O MBR 工藝處理印染廢水, 出水的水質中色度的去除率超過90.0 %和COD的去除率達到94.9 %.董永春[22]等採用以含硫還原劑和氫化物引發劑為基礎的穩定雙組分還原反應系統,處理直接染料染色廢水,使之與其中的直接染料發生還原脫色反應,其優點是脫色劑用量少,反應快速,脫色率高.還原法的主要缺點是還原降解產物具有毒性, 必須經過二次處理.如活性炭吸附等, 處理費用增大.
3.3.4高級氧化法
高級氧化法(Advanced Oxidation Processes ,AOPs)脫色被認為是一種很有前途的方法.所謂高級氧化法如UV + H2O2、UV + O3, 因為在氧化過程中產生羥基自由基(·OH), 其強氧化性使染料廢水脫色.經研究發現它對偶氮染料的脫色很有效, 高級氧化反應隨O3和H2O2加入量的增加,其反應速率也隨之增加[23]. 在實際生產中與某些化學輔助劑會提高脫色效果, 而且UV + H2O2方法處理偶氮型活性染料產生的降解產物對環境完全無害.最近的研究發現二氯三嗪基型偶氮類活性染料使用UV + H2O2方法脫色也有很好的效果[24].
氧化劑O3對絕大多數染料的脫色效果較好, 無二次污染, 引入紫外光(UV) 等可加快氧化和提高脫色率.有學者指出O3/UV 對偶氮染料脫色效果好,UV 的引入促使O3在溶液中產生氧化性強的羥自由基.胡文容[25]等指出, 雖超聲波幾乎不能降解偶氮腫I , 但對O3氧化有明顯的強化作用, 當O3濃度為7107mg/ L , 加80w 超聲波是超聲波協同O3處理偶氮腫的最佳組合, 既可滿足90 %脫色率, 又可節省48%的O3.但是目前用O3處理染廢水費用較高, 開發新型臭氧發生器並和UV 或超聲波連用以提高效率、降低費用是O3在染料廢水處理中推廣的前提, O3對COD的去除不理想.
高級氧化法的對環境污染極小,效果較好,但有一個嚴重不足之處是處理費用較高, 從而限制了它的廣泛使用.
3.3.5超聲波氧化
超聲波處理印染廢水是基於超聲波能在液體中產生局部高溫、高壓、高剪切力,誘使水分子及染料分子裂解產生活性非常強的氫氧自由基, 對大部分有機污染物有氧化作用並可並促進絮凝;同時,在超聲波作用下傳質加強,超聲空化產生局部高溫高壓,可大大強化氫氧自由基對有機物的氧化速度,提高降解效率.
用超聲波可以強化臭氧氧化處理偶氮類染料廢水,這是因為超聲波空化效應產生高能條件促使臭氧快速分解,產生大量的自由基,從而使氮類染料脫色.張家港市九州精細化工廠用根據超聲波氣振技術設計的FBZ 廢水處理設備處理染料廢水[26],色度平均去除率為97.0 % ,CODCr去除率為90.6% ,總污染負荷削減率為85.9 %.符德學[27]等使用該法處理含鹼性湖藍-5B的印染廢水,COD去除率達90.2%,脫色率達到98.3%.劉靜[28]等的實驗結果表明,超聲波與微電場的協同作用大大提高了脫色率,在最佳條件下處理60min,色度去除率可達96.6%.
3.3.6萃取法
萃取是採用與水互不相溶,但能很好溶解污染物的萃取劑,使其與廢水充分混合接觸後,利用污染物在水中和溶劑中不同的分配比分離和提取污染物,從而凈化廢水.廢水中的酸性染料可用混合胺進行萃取回收,陰離子染料可用離子對萃取法用長碳鏈去除,萃取劑可用氫氧化鈉再生.由鄰苯二甲酸與間苯二酚為原料制備熒光黃的生產廢水可用N235/煤油系統萃取,其COD去除率可達91-98%,色度去除率為99.8%[29].
離子對萃取法是一種新的廢水脫色方法.該法是將染色殘液與一非水溶性有機溶劑一同振盪,當兩相分離時,水相中便呈現無色,染料聚積於上層有機相中.只要燃料含有至少一個磺酸基團或者是染料必須是酸性的,那麼任何深濃的染色廢液均可用此法脫色.該有機相可反復使用數次[30].離子對萃取法的優點有:液/液相分離工藝簡單,能耗低.對於活性染料來說,僅鈉鹽和鈣鹽形成的水解產物需處理.萃取劑無需再生就可重復使用[31].
3.4 生物處理方法
生物法是利用微生物酶來氧化或還原染料分子,破壞其不飽和鍵及發色基團,從而達到處理目的的一種印染廢水處理方法.生物法目前仍是國內外主要的印染廢水處理方法.
生物法的缺點在於微生物對營養物質、PH、溫度等條件有一定的要求,難以適應印染廢水水質波動大、染料種類多、毒性高的特點;同時還存在佔地面積大、管理復雜、對色度和COD去除率低等缺點.生物法處理印染廢水的脫色率和COD去除率不高,一般不適宜單獨應用,可作為預處理或深度處理.
3.4.1傳統生物處理技術
生物法處理印染廢水中,以活性污泥法最為普遍,這是因為活性污泥法具有可分解大量有機物、能去除部分色素、可調節pH值、運轉效率高且費用低等優點,但對色度的去除往往不夠理想,因此組合式生物處理技術是目前印染廢水的常用方法.我國生物法中以表面活性污泥法和接觸氧化法佔多數,此外,鼓風曝氣活性污泥法、射流曝氣活性污泥法、生物轉盤法等也有應用,生物流化床尚處於試驗性應用階段.
在印染廢水處理中,厭氧- 好氧工藝具有的這種獨特降解機理引起國內的廣泛關注,並得到了深入的研究和應用,取得了明顯的效果[32].婁金生等在印染廢水的處理過程中採用了厭氧- 好氧工藝,取得了良好效果,COD總去除率大於90 % ,脫色率大於95%.
3.4.2微生物強化處理技術
隨著紡織工業新產品和新技術的開發,印染廢水中水溶性染料、活性染料和化學漿料的數量和種類的不斷增加,從而導致印染廢水可生物降解性下降,如大量的聚乙烯醇(PVA)等,因此選育及應用優化脫色菌和PVA降解菌開始引起人們的關注.選育和培養出各種優良脫色菌株或菌群是生物法一個重要的發展方向.白腐真菌不但對活性艷紅X3B染料有較好的脫色作用,而且對難處理的成分復雜的實際染料廢水也有較好的降解作用,能有效去除印染廢水的COD和BOD5.雖然不能徹底生化降解染料廢水,但給後續的深度處理帶來極大方便[33].
黃建岷[34]在實驗中採用富集法分離菌株,所得脫色菌處理印染廢水有明顯的脫色效果,脫色率可達70 %以上.與活性炭吸附脫色相比差異不大,證明利用微生物處理印染廢水的色度問題是可行的, 但在菌種篩選方面仍有大量工作可做.
3.4.3膜生物反應器處理技術
膜生物反應器處理技術作為一種新型的污水處理工藝,是傳統活性污泥法和膜分離技術的有機結合,可通過膜片提高某些專性菌的濃度和活性,還可以截留許多分解速度較慢的大分子難降解物質,通過延長其停留時間而提高對它的降解效率.但由於膜易堵塞且製造費用較高,對膜技術在水處理領域全面推廣產生一定阻力.不過,隨著材料科學的發展、膜製造技術的進步、膜質量的提高、膜製造成本的降低以及工藝的改進,膜生物反應器的應用范圍將越來越廣.
3.4.4生物酶脫色技術
一些使用合適的厭氧和嗜氧的聯合生物處理可提高染料的降解性, 但是在厭氧條件下, 偶氮還原酶通常將偶氮染料分解為相應的胺類, 其中許多會致低能或致癌,而且偶氮還原酶具有強專一性, 只分解被選擇染料的偶氮鍵.與此相反,苯氧化酶——過氧化木質素酶(木質素酶, LiP) , 過氧化錳酶(MnP) , 和漆酶——對芳香環沒有強的專一性, 因此, 有可能降解各種不同的芳香化合物.這些酶制劑可有效地使許多結構不同的染料脫色.初始反應速率與制劑中每一個酶(漆酶、LiP 和MnP) 都有關系.一些染料添加劑可顯著降低脫色速率.因此, 在評價新的酶及其處理工藝時, 必須考慮染色助劑對酶活性的影響.今後研究工作主要集中於已選擇出的酶的固定化以便為酶脫色的工業應用打下基礎[35].
4. 發展前景
各種脫色方法比較分析,可以看出每種處理方法從經濟性,技術性,對環境影響和實用性都有一定的缺陷, 氣吹、混凝、吸附、過濾等一般具有設備簡單、操作簡便和工藝成熟等優點,但是這類處理方法通常是將有機物從液相轉移到固相或氣相,不僅沒有完全消除有機污染物和消耗化學葯劑,而且造成廢物堆積和二次污染.吸附脫色具有隻吸附染料, 但不破壞其結構的特點, 但目前使用的吸附劑往往存在吸附量不夠, 或再生不容易的缺點.高級氧化法脫色如光氧化、超臨界氧化、濕式氧化、低溫等離子體化學法被認為是一種很有前途的方法, 但其昂貴的價格成為制約其廣泛應用的重要原因.一些傳統的氧化方法如NaClO、H2O2、臭氧和紫外氧化等證明對廢水脫色並不有效, 採用強化物理化學與酶催化降解的方法可能將有非常廣闊的應用前景.因此在實際工程中應該按照具體條件和要求,合理選擇工藝組合,以便取得最佳的效果.
6. 印染廢水的排放標准
印染廢水的排放標准為《紡織染整工業水污染物排放標准》( 4287-1992)。
第一類:能在環境或動植物體內積蓄,對人體健康產生長遠影響的有害物質,最高允許排放濃度列表5-4。
第二類:其長遠影響小於第一類的有害物質,最高允許排放濃度列表5-5。
表5-4 序號 有害物質名稱 最高允許排放濃度(毫克/升) 1 汞及其無機化合物 0.05(按Hg計) 2 鎘及其無機化合物 0.1(按Cd計) 3 六價鉻化合物 0.5(按Cr6+計) 4 砷及其無機化合物 0.5(按As計) 5 鉛及其無機化合物 1.0(按Pb計) 表5-5 序號 有害物質或項目名稱 最高允許排放濃度 1 PH 6-9 2 懸浮物(水力排灰、洗煤水等) 500毫克/升 3 生物需氧量(5天20℃ 毫克/升 4 化學需氧量(重鉻酸鉀法) 100毫克/升 5 硫化物 1毫克/升 6 揮發性酚 0.5毫克/升 7 氰化物(以CN-計) 0.5毫克/升 8 有機磷 0.5毫克/升 9 石油類 10毫克/升 10 銅及其化合物 1毫克/升(按Cu計) 11 鋅及其化合物 5毫克/升(按ZN計) 12 氟的無機化合物 10毫克/升(按F計) 13 硝基苯類 5毫克/升 14 苯胺類 3毫/升
7. 植物染色的特點
自有生命的地方就有色彩,有色彩的地方就有文化,有色彩文化的地方就有情意,有情意的地方就有人文的深度。
在長遠的歷史中,人類都從天然材料中染得天然的色彩,天然染料包括礦物、動物與植物染料三類,其中又以植物染料為大宗。《唐六典》有言「染大抵以草木而成,有以花葉,有以莖實,有以根皮,出有方土,采以時月。」為此,我們得以了解植物染色在傳統染色的重要性。
科技人員在研究中國古、舊地毯時發現,數百年前生產的地毯是植物染色,歷經滄桑而不退色,依然光彩照人。天然染色的特點有:
(1) 採用原生態的染料植物為染料來源。這是大自然恩賜給人類的禮物,與人類共生共存,生生不息。是一種最自然的染色方法。
(2) 使用天然染料染色不僅可以減少染料對人體的危害,充分利用天然可再生資源,而且可以大大減少染色廢水的毒性,有利於減少污水處理負擔,保護環境。
(3) 天然植物染色,使毛光潤又有油性。植物染色的特點是:顏色柔和,不刺眼,不傷毛質中所含有的油性。對羊毛有保護作用,最大的優點是越用越漂亮,顏色越變越柔和,顏色保持年限可超過地毯的使用壽命,。
(4) 植物染色中部分染料是名貴的中草葯材,染出的顏色不僅純潔艷麗,色澤柔和。而其最大的優點是不傷皮膚,對人體有呵護保養作用。許多染料植物兼具有葯草或避邪的作用,如染藍的染草具有殺菌解毒、止血消腫的功效;又如染黃色的艾草,在民間是趨吉避凶的護身符,其它如蘇枋、紅花、紫草、洋蔥等染料植物,也都是民間常用的葯材,這些兼具葯草與染料身分的植物,能使染料具有殺菌、防皮膚病、防蛇蟲與提神醒腦等特殊療效。
(5) 天然植物染色主要針對的是天然纖維,而天然纖維與植物染料幾乎是同宗同根,有很好的親和作用。
(6) 植物染色產品的顏色具有獨特的魅力,除了具有天然的色澤以外,植物沉靜柔和而具有安定力的氣質,色澤與色感並不因時日而改變。草木染的取材中,除了染料是健康的,布料更是符合這個標准,植物染料的褪色是褪而不減其美的,因為除了顏色的深淺變化外,它的色澤與色感並不因時日而改變。
8. 植物提取物生產廢水含有哪些污染物
各種礦質元素和有機物。直接排入江河中極易引發環境污染
9. 求歐盟,美國各州,日本,英國等國家,印染廢水的排放標准,一般的污水排放標准也可以
建議你去一些專業的網站查詢,或者去一些具體部門咨詢。這些問題一般資料都比較難收集。只有專業性的部門和機構才有~~
10. 為什麼說「草木染」低炭環保
草木染:採用從草木植物的根、莖、葉、花、果實等部位提取的天然色素,來給紡織品染色的方法稱為草木染。
草木染相比化工合成染料染色來說低碳環保,主要表現為:
天然植物提取色素,工藝設備相對簡單,產生的對環境有害的廢料很少甚至沒有,副產品基本上可以做成有用的飼料、中葯或者肥料,可以很快自然降解,溶入生態循環,不會給環境帶來負面影響;水、電、汽消耗相對較少。而化工合成染料的生產需要高額的設備投入,生產每噸化工合成染料的同時會有數噸有毒、有害的副產物廢料產生,這些廢料色度高,不易自然降解,必須經過嚴格的處理才能達標排放,水、電、汽消耗都很大。
草木染在染色過程中工藝相對簡單,目前國內最先進的草木染可以做到不使用任何化工合成的助劑,水、電、汽消耗也很少,不產生COD高且難降解的廢水;而化工合成染料染色過程中要使用化工合成的勻染劑、皂洗劑、固色劑等高分子材料,產生高COD難降解的廢水,需要投入昂貴的污水處理設備才能將廢水處理達標排放,整個染色過程中水、電、汽消耗很大。
草木染工藝一般只能選擇天然纖維及天然再生纖維紡織品來染色,這些纖維可永續再生,紡織品易於自然降解;而化工合成染料染色的纖維有一半以上是化工合成纖維,這些化學纖維在合成生產的時候就是高碳的,也不易自然降解。
基於以上原因,草木染低碳環保當之無愧。