高分子表面活性剂
我国是一个缺水的国家,人均占有的水量仅为世界人均水量的1/4,而且随着工业的迅猛发展,用水量急剧增加,工业废水也相应增加,必须经过处理才能排放,从节水和环保两方面考虑,废水处理都是一个迫在眉睫的问题。水处理的方法很多,有絮凝沉淀法、生化法、吸附法,但应用最广的还是成本最低的絮凝沉淀法,用于絮凝的药剂按其性质和作用机理可分为有机絮凝剂和无机絮凝剂两大类,而作为有机絮凝剂的高分子表面活性剂。其独特的结构和性质被广泛的应用于城建、环保、造纸、印染、石油开采、食品、制药等各行各业的废水处理中。
表面活性剂(surfactant)，是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为疏水基团；亲水基团常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团；而疏水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。表面活性剂分为离子型表面活性剂（包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂）、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。
高分子表面活性剂废水的处理既要去除废水中的大量表面活性剂,同时也要考虑降低废水的COD和BOD等。不同类型的表面活性剂废水要采用不同的处理方法,目前国内外对于表面活性剂废水主要有以下几种处理技术:
一、吸附法吸附法是利用吸附剂的多孔性和大的比表面积,将废水中的污染物吸附在表面从而达到分离目的。常用的吸附剂有活性炭、吸附树脂、硅藻土、高岭土等。常温下对表面活性剂废水用活性炭法处理效果较好,活性炭对LAS的吸附容量可达到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,因而限制了其应用。天然的粘土矿物类吸附剂货源充足、价廉,应用较多,为了提高吸附容量和吸附速率,对这类吸附剂研究的重点在于吸附性能、加工条件的改善和表面改性等方面。吸附法优点是速度快、稳定性好、设备占地小,主要缺点是投资较高、吸附剂再生困难、预处理要求较高。
二、泡沫分离法泡沫法是发展比较早、并己经有了初步应用的一种物理方法,是在含有表面活性剂的废水中通入空气而产生大量气泡,使废水中的表面活性剂吸附于气泡表面而形成泡沫,泡沫上浮升至水面富集形成泡沫层,除去泡沫层即可使废水得到净化。
三、膜分离法膜分离法指利用膜的高渗透选择性来分离溶液中的溶剂和溶质。常应用膜分离技术有反渗透、超滤、微滤、电渗析和纳滤,其中超滤膜和纳滤膜对表面活性剂废水有很好的处理效果。膜分离法效率高、能耗小,但膜易污染,清洗困难,操作费用高。膜分离的关键是寻找高效高渗透膜和提高处理量,并解决好膜污染问题。近年来膜生物反应器污水处理技术发展较快,它是将膜分离技术中的膜组件与污水生物处理工程中的生物反应器相互结合的新型技术,目前对LAS废水的处理正处在小试阶段。这种技术综合了膜分离和生物处理技术的优点,在废水回用方面是极具有发展前景的处理技术。
四、混凝法混凝反应不仅能去除废水中胶体颗粒和吸附在胶体表面上的表面活性剂,还能与溶解在水相中的表面活性剂形成难溶性的沉淀。常用于表面活性剂废水处理的混凝剂有铁盐、铝盐及其聚合物和各种有机混凝剂。混凝法虽然处理成本低、工艺成熟,但其占地面积大、药剂用量大,并产生大量废渣与污泥,要常与其它的处理方法联合使用才能达到完全去除的目的,一般作为处理高浓度表面活性剂废水的预处理。
五、催化氧化法催化氧化法是对传统化学氧化法的改进与强化。常用的Fenton处理法就是催化氧化法的一种,属均相氧化法,处理时,如果铁盐浓度较高,则LAS的去除主要靠絮凝作用;浓度低时,则主要靠氧化作用而去除。近年出现了多相催化氧化法和光催化氧化法。光催化氧化法是在光与催化剂的作用下,利用反应过程中产生的HO?等自由基离子来氧化分解表面活性剂的。单建国以TiO2/GAC作光催化剂,用太阳光作光源对洗涤剂模拟废水进行光催化降解。结果表明,1gTiO2/GAC可将120mg左右、起始质量浓度为150mg?L-1的LAS降至20mg?L-1。光催化降解速率与表面活性剂的分子结构、离子电荷、吸附性能有很大关系。
六、生物法生物法降解表面活性剂是目前研究得最多的一种方法,而且已经被一些污水处理厂采用。该法可以粗略地分为活性污泥法、厌氧消化法和利用土壤的自净作用的方法,他们均是利用微生物可以将表面活性剂作为唯一碳源加以利用的特性来完成对表面活性剂的降解。
厌氧消化法处理废水可以避免产生大量的泡沫,但表面活性剂会对厌氧处理过程产生一定程度的抑制。生物氧化法可直接处理偏碱性的表面活性剂废水,处理时辅助其他处理技术可以得到更好效果。土地处理法就是利用土壤中细菌、真菌和放线菌等微生物的降解、转化和生物固化作用,土壤的有机、无机胶体及其复合体的吸收、络合和沉淀作用来吸收分解废水中的污染物。
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