高分子表面活性劑
我國是一個缺水的國家,人均占有的水量僅為世界人均水量的1/4,而且隨著工業的迅猛發展,用水量急劇增加,工業廢水也相應增加,必須經過處理才能排放,從節水和環保兩方面考慮,廢水處理都是一個迫在眉睫的問題。水處理的方法很多,有絮凝沉淀法、生化法、吸附法,但應用最廣的還是成本最低的絮凝沉淀法,用于絮凝的藥劑按其性質和作用機理可分為有機絮凝劑和無機絮凝劑兩大類,而作為有機絮凝劑的高分子表面活性劑。其獨特的結構和性質被廣泛的應用于城建、環保、造紙、印染、石油開采、食品、制藥等各行各業的廢水處理中。
表面活性劑(surfactant)，是指加入少量能使其溶液體系的界面狀態發生明顯變化的物質。具有固定的親水親油基團，在溶液的表面能定向排列。表面活性劑的分子結構具有兩親性：一端為親水基團，另一端為疏水基團；親水基團常為極性基團，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其鹽，羥基、酰胺基、醚鍵等也可作為極性親水基團；而疏水基團常為非極性烴鏈，如8個碳原子以上烴鏈。表面活性劑分為離子型表面活性劑（包括陽離子表面活性劑與陰離子表面活性劑）、非離子型表面活性劑、兩性表面活性劑、復配表面活性劑、其他表面活性劑等。
高分子表面活性劑廢水的處理既要去除廢水中的大量表面活性劑,同時也要考慮降低廢水的COD和BOD等。不同類型的表面活性劑廢水要采用不同的處理方法,目前國內外對于表面活性劑廢水主要有以下幾種處理技術:
一、吸附法吸附法是利用吸附劑的多孔性和大的比表面積,將廢水中的污染物吸附在表面從而達到分離目的。常用的吸附劑有活性炭、吸附樹脂、硅藻土、高嶺土等。常溫下對表面活性劑廢水用活性炭法處理效果較好,活性炭對LAS的吸附容量可達到55.8mg?g-1,活性炭吸附符合Freundlich公式。但活性炭再生能耗大,且再生后吸附能力亦有不同程度的降低,因而限制了其應用。天然的粘土礦物類吸附劑貨源充足、價廉,應用較多,為了提高吸附容量和吸附速率,對這類吸附劑研究的重點在于吸附性能、加工條件的改善和表面改性等方面。吸附法優點是速度快、穩定性好、設備占地小,主要缺點是投資較高、吸附劑再生困難、預處理要求較高。
二、泡沫分離法泡沫法是發展比較早、并己經有了初步應用的一種物理方法,是在含有表面活性劑的廢水中通入空氣而產生大量氣泡,使廢水中的表面活性劑吸附于氣泡表面而形成泡沫,泡沫上浮升至水面富集形成泡沫層,除去泡沫層即可使廢水得到凈化。
三、膜分離法膜分離法指利用膜的高滲透選擇性來分離溶液中的溶劑和溶質。常應用膜分離技術有反滲透、超濾、微濾、電滲析和納濾,其中超濾膜和納濾膜對表面活性劑廢水有很好的處理效果。膜分離法效率高、能耗小,但膜易污染,清洗困難,操作費用高。膜分離的關鍵是尋找高效高滲透膜和提高處理量,并解決好膜污染問題。近年來膜生物反應器污水處理技術發展較快,它是將膜分離技術中的膜組件與污水生物處理工程中的生物反應器相互結合的新型技術,目前對LAS廢水的處理正處在小試階段。這種技術綜合了膜分離和生物處理技術的優點,在廢水回用方面是極具有發展前景的處理技術。
四、混凝法混凝反應不僅能去除廢水中膠體顆粒和吸附在膠體表面上的表面活性劑,還能與溶解在水相中的表面活性劑形成難溶性的沉淀。常用于表面活性劑廢水處理的混凝劑有鐵鹽、鋁鹽及其聚合物和各種有機混凝劑。混凝法雖然處理成本低、工藝成熟,但其占地面積大、藥劑用量大,并產生大量廢渣與污泥,要常與其它的處理方法聯合使用才能達到完全去除的目的,一般作為處理高濃度表面活性劑廢水的預處理。
五、催化氧化法催化氧化法是對傳統化學氧化法的改進與強化。常用的Fenton處理法就是催化氧化法的一種,屬均相氧化法,處理時,如果鐵鹽濃度較高,則LAS的去除主要靠絮凝作用;濃度低時,則主要靠氧化作用而去除。近年出現了多相催化氧化法和光催化氧化法。光催化氧化法是在光與催化劑的作用下,利用反應過程中產生的HO?等自由基離子來氧化分解表面活性劑的。單建國以TiO2/GAC作光催化劑,用太陽光作光源對洗滌劑模擬廢水進行光催化降解。結果表明,1gTiO2/GAC可將120mg左右、起始質量濃度為150mg?L-1的LAS降至20mg?L-1。光催化降解速率與表面活性劑的分子結構、離子電荷、吸附性能有很大關系。
六、生物法生物法降解表面活性劑是目前研究得最多的一種方法,而且已經被一些污水處理廠采用。該法可以粗略地分為活性污泥法、厭氧消化法和利用土壤的自凈作用的方法,他們均是利用微生物可以將表面活性劑作為唯一碳源加以利用的特性來完成對表面活性劑的降解。
厭氧消化法處理廢水可以避免產生大量的泡沫,但表面活性劑會對厭氧處理過程產生一定程度的抑制。生物氧化法可直接處理偏堿性的表面活性劑廢水,處理時輔助其他處理技術可以得到更好效果。土地處理法就是利用土壤中細菌、真菌和放線菌等微生物的降解、轉化和生物固化作用,土壤的有機、無機膠體及其復合體的吸收、絡合和沉淀作用來吸收分解廢水中的污染物。
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