染料模拟印染废水脱色及机理的初步探究(2)
纺织业是耗水量最大的行业之一，纺织加工在其各个加工阶段过程中都要用到一些复杂的化学品。纺织印染废水具有成分复杂、变化快、污染物种类多、普遍颜色较深、有机物浓度高、pH值大、生物降解性差、有一定毒性等特点，是工业上最难处理的废水之一[1, 2]。随着人们生活水平不断提高，对服饰色彩的追求也越来越高，这在迫使印染业不断加强技术革新的同时，也给环境造成了大量印染废水污染。印染废水中水溶性染料的增加，新型浆料的使用，使得废水的可生化降解性差，色度与COD（化学需氧量）的去除率均不高[3, 4]。同时，由于水资源的日益紧张与环境友好型社会的建设，寻找一种高效低耗的印染废水处理方法已成为当今我国环保事业的重中之重。
1.2 活性染料的结构与特点
染料是一种常见的精细化学品，自身带有颜色，可以给纤文染上一定颜色，且不易脱落、变色，是人类生产生活中一种非常重要的化工产品。同时，作为一种带有鲜亮色彩的有机物，染料是造成高色度印染废水的主要原因。根据染料在水中溶解度的大小，可将其分为水溶性染料与难溶性染料。其中，水溶性染料是指染料分子中含有磺酸基、羟基、羧基等水溶性基团，在水中呈现溶液状态，如活性染料、酸性染料等。而难溶性染料分子是指少含或不含水溶性基团，分子以细小颗粒的形式分散在水中，如分散染料、直接染料等。
活性染料也称为反应性染料，分子结构由母体染料、活性基团、连结基团组成。染料和染料中含有的色素能够吸收特定波长的光，使染料看起来带有一定色彩。相对于染料来说，色素并不能溶解在水中，也不能附着到其他物质上，因此染料是使纤文着色的有效成分。染色时，活性染料分子中的活性基团与纤文分子中的氨基或羟基反应，形成共价键，从而使纤文着色。由于活性染料具有许多其他类型染料无法比拟的优势，因此活性染料在印染行业中的应用日益广泛。
活性染料在水中的存在状态取决于染料分子的相对分子质量、空间结构及分子中磺酸基团的位置与数目等因素。根据这些影响因素的不同，表1列出了三种典型活性染料（活性红3BF，活性黄3RF，活性艳蓝KN-R）的分子信息。
表1 三种典型活性染料的分子信息
染料名称 磺酸基数 质荷比m/e 相对分子质量 结构式
活性红3BF（195） 4 227.2 1136
活性黄3RF（145） 3 256.5 1026
活性艳蓝KN-R 1 313 626
1.3 印染废水处理方法研究现状
随着印染工业的发展，染料的种类不断增加，大多是结构复杂的高分子络合物，因此脱色是印染废水首要解决的问题。目前，国内外印染废水处理的方法有很多，大体上可以分为三大类：物理法、化学法和生物法[5-7]。
1.3.1 物理处理法
物理处理法是指通过物理方法分离和去除印染废水中的污染物，主要处理方法包括吸附法、萃取法、沉淀法和膜分离法等。
1.3.1.1 吸附法
吸附法是较为简便的一种物理处理方法，是以多孔性的松散固体物质为吸附剂，利用其吸附效果，使废水中的杂质颗粒被固体吸附剂表面吸附，从而使废水污染物分离除去的一种处理方法。许多固体物质如活性碳、离子交换树脂、高岭土、工业炉渣等，由于具有多孔松散的结构，常被用作吸附法中的吸附剂。由于活性炭与离子交换树脂具有突出的吸附性能，因此是目前最常用的吸附介质。
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