印染又称之为染整。 是一种加工方式,也是前处理,染色,印花,后整理,洗水等的总称。
我国作为世界纺织印染第一大国,印染废水的排放量巨大,日益严峻的环境污染问题,使得对印染废水的COD、染料浓度等排放进行监测就显得十分重要。
印染污水作为工业废水的重要组成部分,具有成分复杂、色度深、COD高且难以生物降解等特点。随着印染工艺的不断发展,新型染料和助剂等难以被生物降解的有机物进入印染废水中,增加了印染废水的处理难度,其COD浓度也由原来的每斤数百毫克上升到2 000~3 000 mg/L,这些高浓度的印染废水一旦进入环境,会对环境造成严重污染。
一、水质指标与
印染的影响1、浊度
浊度的产生是由于水中含有悬浮及胶体状态的微粒。悬浮及胶状的微粒对染品表面有较大的影响,出现污渍、色斑,因此严格控制浊度是必须的。
2、色度
色度是由溶于水的腐殖质、有机物或无机物所造成,也有工业废水引起的。染色是用染料按一定方法将织物染色过程,是一种吸附、扩散的过程,如果溶解染料的水溶液中存在色度,必然对染料的颜色产生干扰,造成染品出现色差现象。这种现象对浅色染品影响相当明显,为些对色度有严格的要求,一般来说要求不大于10倍。
3、PH酸碱度
Ⅰ)、PH值对染料在水中的电离与溶解有影响。
染料在水中状态是一种电离、溶解、聚集的过程。染料分子中一般含有羟基、氨基、硝基等极性基,有些还含有磺酸基、羧基等可电离的基团,染料在水中受水分子作用,使染料分子间作用力减弱而溶于水中。而PH值影响染料电离度的大小,含有不同基团的染料在不同的PH条件下电离度不同。
Ⅱ)、PH值对纤维在水中的动电层电位有影响。
动电层电位表示纤维吸附层表面对溶液内部的电位差。动电层电位高低影响纤维与染料分子的吸附能力。当溶液中PH值升高,即溶液中氢氧根离子的浓度增加,有利于纤维中酸性基团的离解,也有利于纤维吸收氢氧根的水合离子,而使动电位层绝对值增加,反之亦然。表观表现为影响染品的色光,影响染料的上染率。因此保持稳定的PH值的范围,有助于染色品质。
4、硬度
硬度主要是由水中钙、镁离子等形成的,由于加热过程中分解成沉淀物。染色过程中容易使染料和助剂产生沉淀,造成染色不均及色泽鲜艳度和色牢度下降,而且还会使肥皂生成不溶性钙镁皂沉淀,在织物上形成斑渍沾污,影响织物手感和光泽,严重时会出现 “白粉”。
5、铁锰离子
水中主要以溶解性的二价铁、锰离子存在,状态很不稳定,当接触氧化后二价铁离子氧化成不溶性的三价铁,二价锰离子会氧化成不溶性的四价锰。染液中铁锰离子超高时,染色过程中充分氧化生成沉淀物,会引起染液色度增大,使染品表面着色,出现锈斑。
6、耗氧量
它是表示水中还原性物质多少的一个指标。主要包括各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等,但主要是有机物,反映有机物的污染程度。水中有机物主要是指腐殖酸和富里酸的聚羧酸化合物、生活污水和工业废水的污染物。染液中有机物的存在会使有机物沾附在染品上,染品出现色光萎暗现象。
7、总固体
包括溶解固体和悬浮固体,其中溶解固体包括溶于水中的各种无机盐类、有机物等,悬浮固体是指不溶于水中的泥砂、粘土、有机物、微生物等悬浮物质。悬浮固体在浊度指标中有反映,不再赘述。溶解固体主要包括无机盐类,含盐量对染色的影响可以从染色原理进行分析。
Ⅰ)、含盐量对染料在水中的解离有影响。
Ⅱ)、含盐量对纤维在水中的动电层电位有影响。
由于盐类含有阴、阳离子,通过离子在纤维表面的吸附,对动电层电位产生影响,影响染料与染品分子间作用力,从而影响了上染能力。因此在染色一定阶段中常加入中性电解质,用于促染或缓染。工程实践验证,含盐量控制在低于300mg/L以下,还是可以满足染色需要的。
二、水质在线监测系统
1、水质在线监测系统组成
在线监测系统是以在线分析仪器为核心,运用自动测量技术、电子计算机技术、现代传感器技术、自动控制技术、以及相关专用分析软件和通讯网络,组成一个综合性的在线监测数据系统。其中,现场设备包括对印染废水治理动力设备运行的
监测,即对印染废水处理动力设施运行状况的监测,根据废水治理设施运作的情况好坏,判断污染排放的合理性。通过对印染废水的COD、pH值、染料浓度等污染因子的监测,统计各项污染因子的浓度或总量,判定的排放是否达标,是否会污染生态环境和危害公众健康。另外,加入了进水流量的监测统计,通过进水量和排放量的对比,判断其工艺处理合理性、数据的真实性。
三、水质在线监测技术在印染废水中的应用
1、COD在线监测技术
印染废水的COD值,是判断其是否达到处理要求的重要的指标之一。目前应用比较多的COD在线监测技术主要有3类:重铬酸钾消解――氧化还原滴定法;重铬酸钾消解――光度测量法;UV转换COD法。
(1)重铬酸钾消解――氧化还原滴定法
此类COD在线监测技术的工作原理:在所取水样中加入一定的重铬酸钾和硫酸银,然后在强酸条件下,部分重铬酸钾被还原,然后用硫酸亚铁铵反滴定剩余的重铬酸钾,根据重铬酸钾的消耗量,计算水样的COD值。
优点:仪器工作原理与国标法更加的接近,测量精度好,重复率高,具有较高的代表性。
缺点:测量过程中会造成二次污染,重铬酸钾的毒性较大,而且在监测过程中水样需要消解,耗时较长,设备的维护工作量较大。
(2)重铬酸钾消解――光度测量法
该类监测技术的工作原理:在所取水样、硫酸银、重铬酸钾和浓硫酸的混合液在消解池中加热到一定的温度,此时+6价铬离子被还原成+3价,从而使水样的颜色发生改变,颜色的变化程度和水样的COD值成比例,然后通过仪器中的COD标准曲线比色换算得到水样的COD值。
优点:测量是基于国标法的改进,测量的周期短,可以批量测量,操作简单,氧化效率高,适合在线测量。
缺点:对测量的洁净度要求较高,测量过程中会造成二次污染,重铬酸钾的毒性较大。
(3)UV与COD转换法
此类方法的工作原理较为简单,主要是印染废水中的有机物在波长为254 nm紫外区内,其COD值与吸光度成一定的相关关系,所以可以把254 nm处的吸光度作为一个有代表性的独立参数(光吸收系数SAC),用来评价水体的污染程度。
优点:仪器结构相对简单,成本低,不要其他的化学助剂,对环境的污染小,测量周期短,可以实时监测。
缺点:仪器的核心组件容易被污染,因此对测量的
水质要求较高,而且需要大量的人工试验来校正转换系数,准确度交叉较差,只能作为特定污染源的监测。
四、染料浓度的在线监测技术
在印染废水处理过程中,最为重要和直观的就是染料废水的表观颜色,不同的颜色决定了不同的水质,颜色越深,废水的染料的浓度也越高,因此染料浓度也是印染废水重点监测的对象之一。在染色过程中,对染料浓度进行测定的方法主要有荧光分析法、分光光度法、色谱分析法。
(1)荧光分析法
该方法只能对被紫外光照射后发出荧光的染料进行分析,一般采用标准工作曲线法测定所取样品种荧光物质的浓度。即将标准物质与试样经过相同的处理后,配成标准溶液,测定这些溶液被紫外照射后的荧光强度,以荧光强度和标准溶液浓度作图绘制工作曲线,然后测定所取试样的荧光强度,对照工作曲线计算求出所取试样中染料的浓度。
(2)分光光度法
最常用的染液浓度测试方法是分光光度法,利用分光光度计测定染液的吸光度A,然后依据朗伯-比尔( Lambert-Beer) 定律计算染液浓度:
A=εbc
式中:b为染液液层厚度;c为染料物质浓度;ε为摩尔吸光系数。
其中,ε与被测物质性质及外界环境等有关。对于多组分染料溶液,则需要借助于合适的测试方法求出各染料的浓度。该方法主要的特点是测量迅速,实时性较强,设备构造比较简单,对人员技术要求不高,但对多组分染料浓度测量结果偏低。
(3)色谱分析法
将分离与检测集于一体,是重要的化学分析手段之一。它的工作原理是利用不同物质在两相中具有不同的分配系数,当两相作相对运动时,试样中的染料组分在这两相中反复多次分配,从而使试样中的各染料组分得以分离,通过紫外检测器测定其浓度。此方法的特点是:适合多组分染液的分析,但是设备通常较复杂,对检测人员的技术要求高,检测时间一般较长,实时性比较差。
目前,环境监测工作还处于末端治理阶段,一般而言,哪里有污染事件,就到哪里取样检测,环境监测处于被动污染监测阶段。真正做到实时水质在线监测,还需一个渐进的过程。实行水质在线监测最根本目的,是通过在线监管促进企业全面推行清洁生产,从源头上杜绝污染。
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