中國(guó)現(xiàn)己經(jīng)成為世界紡織印染業(yè)生產(chǎn)規(guī)模最大的國(guó)家。紡織印染企業(yè)不僅是當(dāng)?shù)氐暮乃髴?hù)，也是廢水排放大戶(hù)。印染廢水具有水量大、有機(jī)污染物含量高、可生化性差、堿性大、鹽度高、色度大、水質(zhì)水溫變化大等特點(diǎn)，屬于難處理的工業(yè)廢水之一。隨著環(huán)境法規(guī)的日益嚴(yán)格以及水價(jià)的不斷攀升，印染廢水深度處理回用問(wèn)題亟待解決。然而，目前印染廢水處理回用技術(shù)存在二次污染、流程長(zhǎng)、效率低、余熱回收困難和成本高等問(wèn)題。 基于“清濁分流，分質(zhì)分節(jié)處理”原則，以離子交換纖維作為主要處理單元，利用其選擇性吸附作用，本論文提出了一種印染廢水在線處理回用技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)OATRT（On-line Adsorption Treatment andReuse Technology），具體流程為：印染廢水經(jīng)以離子交換纖維填充的吸附柱處理以后，直接回用于印染加工工序；吸附劑飽和之后，以氫氧化鈉溶液再生。再生廢水進(jìn)一步處理后達(dá)標(biāo)排放。 本文以3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨（CHTAC）和1-氯-2-羥基-3氨基丙烷（CHPAC）分別對(duì)纖維素進(jìn)行接枝改性制備出強(qiáng)堿型（SBIEF）和弱堿型（WBIEF）離子交換纖維。采用浸軋-烘干-焙烘制備工藝，在單因素實(shí)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，以響應(yīng)面法(Response SurfaceMethodology, RSM)優(yōu)化了SBIEF和WBIEF制備工藝參數(shù)。所得到的SBIEF氮取代度DS=0.022，WBIEF氮取代度DS=0.027。WBIEF的等電點(diǎn)約在pH8.1。WBIEF和SBIEF在改性前后外觀無(wú)明顯變化。紅外譜圖和CP/MAS13C-NMR譜圖均可證實(shí)纖維素被成功接枝改性。在室溫水、堿溶液環(huán)境中6周時(shí)間內(nèi)，SBIEF和WBIEF吸附和強(qiáng)度穩(wěn)定性表現(xiàn)良好，但是SBIEF耐高溫穩(wěn)定性能差于WBIEF。 本文系統(tǒng)研究了SBIEF和WBIEF對(duì)水溶性陰離子型染料的吸附行為、機(jī)理與影響因素。SBIEF和WBIEF對(duì)染料的吸附行為遵循Langmuir吸附等溫曲線和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。SBIEF對(duì)于C.I AcidBlue350、C.I. Reactive Red195的最大單層飽和吸附容量分別達(dá)243.2mg/g和147.1mg/g，WBIEF對(duì)于C.I Acid Blue350和C.I. ReactiveRed195的最大單層飽和吸附容量分別為113.6mg/g和73.6mg/g，二者的飽和吸附容量明顯高于常規(guī)吸附劑。水溶性陰離子染料與SBIEF上的季銨基、WBIEF上的質(zhì)子化氨基均是以離子鍵結(jié)合。攪拌速度、染料初始濃度、溫度、初始pH值、電解質(zhì)種類(lèi)及其濃度、表面活性劑種類(lèi)及其濃度、染料結(jié)構(gòu)等均會(huì)對(duì)SBIEF和WBIEF的吸附染料速率和吸附容量產(chǎn)生或正或負(fù)的影響。粒子內(nèi)擴(kuò)散模型表明，SBIEF和WBIEF對(duì)染料吸附過(guò)程可以分為四個(gè)階段：纖維外部擴(kuò)散、大孔（包括纖維間孔隙）擴(kuò)散、過(guò)渡孔擴(kuò)散和微孔擴(kuò)散。本文建立了SBIEF和WBIEF的吸附擴(kuò)散孔道模型，該模型可以解釋不同影響因素下SBIEF和WBIEF的染料吸附行為。SBIEF和WBIEF表現(xiàn)出良好的再生穩(wěn)定性，連續(xù)5次再生后，再生率均高于84%。SBIEF與WBIEF吸附柱對(duì)C.I.Acid Red1和C.I. Reactive Red195具有良好的染料吸附去除能力，穿透曲線均能符合經(jīng)典吸附體系的“S”型，并且對(duì)于廢水中的酸性物質(zhì)具有緩沖中和作用，而對(duì)于廢水中大多數(shù)無(wú)機(jī)鹽和非離子表面活性劑則吸附作用較弱，它們可以滲透過(guò)吸附柱。 根據(jù)SBIEF和WBIEF不同特性，將它們分別應(yīng)用于錦綸和棉織物染色洗滌廢水在線吸附處理回用當(dāng)中。OATRT（SBIEF）在錦綸織物染色洗滌過(guò)程靜態(tài)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，SBIEF對(duì)于酸性染料和濁度表現(xiàn)出較好的吸附和去除效果，脫色率高達(dá)100%，而對(duì)于平平加O-25和無(wú)機(jī)鹽具有較弱的吸附能力。SBIEF對(duì)于廢水中的酸性物質(zhì)具有一定中和作用。所得回用水可達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，連續(xù)作為10次錦綸織物染色后的洗滌用水，染色樣品的顏色質(zhì)量指標(biāo)仍然在合格范圍之內(nèi)，并且總節(jié)水率達(dá)90%以上。OATRT（SBIEF）在錦綸織物染色洗滌過(guò)程動(dòng)態(tài)應(yīng)用研究表明，隨著循環(huán)倍數(shù)和應(yīng)用水洗時(shí)間的增加，回用水水質(zhì)愈好（但是無(wú)法完全去除色度），錦綸染色洗滌樣品顏色越淺，最終皂洗牢度可提高半級(jí)。OATRT技術(shù)還可以顯著降低無(wú)機(jī)鹽對(duì)錦綸染色織物上游離染料洗脫的阻礙作用�；赜盟辽倏梢曰赜�6輪，第一道60℃水洗只需加熱一次，后續(xù)45℃和25℃兩道水洗使用第一道水洗液余溫即可滿足水洗溫度要求。在工廠小試中，SBIEF使用前后錦綸染色織物色差和色牢度指標(biāo)均一致，節(jié)省洗滌用水量高達(dá)75%。 OATRT技術(shù)在純棉織物活性染料染色洗滌過(guò)程應(yīng)用研究中，將活性染料染色五道水洗分為兩部分，前兩道水洗合并，采用OATRT（SBIEF）技術(shù)，后三道水洗合并，采用OATRT（WBIEF）技術(shù)。該聯(lián)合應(yīng)用方式所得到純棉染色織物色差ΔE*Lab為1.34，L*值顯示顏色深度變淺，干摩擦牢度與標(biāo)樣一致，濕摩擦牢度提高半級(jí)，皂洗沾色牢度提高一級(jí)。OATRT可以不斷破壞游離染料在染色織物上和水洗液中的溶解平衡，故具有提高染色織物水洗效果的作用。OATRT（WBIEF）技術(shù)完全可以替代皂片皂洗，甚至可達(dá)到較之更佳的水洗效果。上述處理回用循環(huán)可以連續(xù)進(jìn)行6輪，也可用于其他顏色染色織物的水洗，總節(jié)水率近80%。原來(lái)標(biāo)準(zhǔn)水洗中第四道70℃水洗只需利用第三道90℃水洗液余溫即可滿足水洗溫度要求。 總體而言，以SBIEF和WBIEF作為吸附介質(zhì)的OATRT技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：廢水中的各組分可以進(jìn)行選擇性分離，同時(shí)避免染料和助劑的降解對(duì)回用水質(zhì)所導(dǎo)致的二次污染；降低設(shè)備和運(yùn)行成本；流程短，便于原位安裝達(dá)到染色廢水快速處理，并可回收或節(jié)省大量的水、熱能和皂洗助劑；減少?gòu)U水排放總量；縮短水洗時(shí)間，提高水洗效果和生產(chǎn)效率等。
【學(xué)位單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類(lèi)】：X791
【部分圖文】：

dioxide）化學(xué)分子式為 mSiO2·nH2O，屬于非晶除強(qiáng)堿、氫氟酸之外不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，附材料。根據(jù)孔徑的大小，硅膠可分為：細(xì)孔硅膠。硅膠的表面化學(xué)性質(zhì)主要由表面羥基或硅醇基參與吸附（比如對(duì)水分和其他化合物），同時(shí)基的三種基本類(lèi)型如圖 1-2 所示。

博士學(xué)位論文 第一章吸率大，解吸速度快，但是其吸附容量只有 8 mg/g 左右。Hwang 等二酸、環(huán)氧氯丙烷、二亞乙基三胺與纖維素反應(yīng)制備出聚酰胺-環(huán)氧素離子交換纖維，其對(duì)于直接染料的吸附能力強(qiáng)于某些商品活性炭。 纖維素基陰離子交換纖維維素（cellulose）是自然界中分布最廣、含量最多的一種大分子多糖纖維素含量接近 100%，為天然的最純纖維素來(lái)源。纖維素的化學(xué)結(jié) β-葡萄糖為基環(huán)的多糖大分子，每個(gè)基環(huán)上有一個(gè)伯羥基和兩個(gè)仲羥式參見(jiàn)圖 1-3。纖維素在 150℃以下性質(zhì)穩(wěn)定，超過(guò)此溫度會(huì)因脫水而。濃度高的無(wú)機(jī)酸可將纖維素水解生成葡萄糖等，在濃的氫氧化鈉溶堿纖維素，強(qiáng)氧化劑作用下可生成氧化纖維素。

圖 1-4 CHTAC 改性纖維素的合成路線Fig. 1-4 Synthetic routes of modified cellulose with CHTAC6 本論文研究?jī)?nèi)容和意義在現(xiàn)有紡織印染廢水處理回用工藝實(shí)驗(yàn)研究和工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，針對(duì)在的問(wèn)題，根據(jù)“清濁分流，分質(zhì)分節(jié)處理”原則，以離子交換纖維作為主理單元，依靠其選擇性吸附特性，本論文提出了一種印染廢水在線處理回用技簡(jiǎn)稱(chēng) OATRT（On-lineAdsorption Treatment and Reuse Technology）。OATRT工藝流程參見(jiàn)圖 1-5，具體流程是：印染廢水經(jīng)以離子交換纖維填充的吸附柱處理之后直接回用于印染加工工序，吸附介質(zhì)吸附飽和之后，以再生裝置再再生廢液及反沖洗后廢水進(jìn)一步處理，達(dá)標(biāo)后排放。本論文首先通過(guò)新的合成路線制備出一種纖維素基弱堿型離子交換纖維（WBIEF）。然后進(jìn)行了WBIEF、CHTAC改性纖維素制備強(qiáng)堿型離子交換不同制備方法之間改性效果的比較，以響應(yīng)面優(yōu)化了兩種離子交換纖維的制
【參考文獻(xiàn)】

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1 李長(zhǎng)平;辛寶平;徐文國(guó);張琦;;疏水性離子液體萃取脫色水溶性染料實(shí)驗(yàn)研究[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2006年07期

2 賈堤,劉金泉,張守彬,魏冬青,李計(jì)元;海泡石對(duì)不同價(jià)態(tài)有機(jī)陽(yáng)離子染料吸附機(jī)理探討[J];非金屬礦;2003年04期

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1 張鳳濤;中國(guó)紡織產(chǎn)業(yè)集群競(jìng)爭(zhēng)力研究[D];東北師范大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2863779