中國現(xiàn)己經成為世界紡織印染業(yè)生產規(guī)模最大的國家。紡織印染企業(yè)不僅是當地的耗水大戶，也是廢水排放大戶。印染廢水具有水量大、有機污染物含量高、可生化性差、堿性大、鹽度高、色度大、水質水溫變化大等特點，屬于難處理的工業(yè)廢水之一。隨著環(huán)境法規(guī)的日益嚴格以及水價的不斷攀升，印染廢水深度處理回用問題亟待解決。然而，目前印染廢水處理回用技術存在二次污染、流程長、效率低、余熱回收困難和成本高等問題。 基于“清濁分流，分質分節(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，簡稱OATRT（On-line Adsorption Treatment andReuse Technology），具體流程為：印染廢水經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。再生廢水進一步處理后達標排放。 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）分別對纖維素進行接枝改性制備出強堿型（SBIEF）和弱堿型（WBIEF）離子交換纖維。采用浸軋-烘干-焙烘制備工藝，在單因素實驗分析的基礎上，以響應面法(Response SurfaceMethodology, RSM)優(yōu)化了SBIEF和WBIEF制備工藝參數。所得到的SBIEF氮取代度DS=0.022，WBIEF氮取代度DS=0.027。WBIEF的等電點約在pH8.1。WBIEF和SBIEF在改性前后外觀無明顯變化。紅外譜圖和CP/MAS13C-NMR譜圖均可證實纖維素被成功接枝改性。在室溫水、堿溶液環(huán)境中6周時間內，SBIEF和WBIEF吸附和強度穩(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對水溶性陰離子型染料的吸附行為、機理與影響因素。SBIEF和WBIEF對染料的吸附行為遵循Langmuir吸附等溫曲線和準二級動力學模型。SBIEF對于C.I AcidBlue350、C.I. Reactive Red195的最大單層飽和吸附容量分別達243.2mg/g和147.1mg/g，WBIEF對于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上的質子化氨基均是以離子鍵結合。攪拌速度、染料初始濃度、溫度、初始pH值、電解質種類及其濃度、表面活性劑種類及其濃度、染料結構等均會對SBIEF和WBIEF的吸附染料速率和吸附容量產生或正或負的影響。粒子內擴散模型表明，SBIEF和WBIEF對染料吸附過程可以分為四個階段：纖維外部擴散、大孔（包括纖維間孔隙）擴散、過渡孔擴散和微孔擴散。本文建立了SBIEF和WBIEF的吸附擴散孔道模型，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典吸附體系的“S”型，并且對于廢水中的酸性物質具有緩沖中和作用，而對于廢水中大多數無機鹽和非離子表面活性劑則吸附作用較弱，它們可以滲透過吸附柱。 根據SBIEF和WBIEF不同特性，將它們分別應用于錦綸和棉織物染色洗滌廢水在線吸附處理回用當中。OATRT（SBIEF）在錦綸織物染色洗滌過程靜態(tài)應用實驗結果顯示，SBIEF對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100%，而對于平平加O-25和無機鹽具有較弱的吸附能力。SBIEF對于廢水中的酸性物質具有一定中和作用。所得回用水可達到回用水水質標準，連續(xù)作為10次錦綸織物染色后的洗滌用水，染色樣品的顏色質量指標仍然在合格范圍之內，并且總節(jié)水率達90%以上。OATRT（SBIEF）在錦綸織物染色洗滌過程動態(tài)應用研究表明，隨著循環(huán)倍數和應用水洗時間的增加，回用水水質愈好（但是無法完全去除色度），錦綸染色洗滌樣品顏色越淺，最終皂洗牢度可提高半級。OATRT技術還可以顯著降低無機鹽對錦綸染色織物上游離染料洗脫的阻礙作用。回用水至少可以回用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均一致，節(jié)省洗滌用水量高達75%。 OATRT技術在純棉織物活性染料染色洗滌過程應用研究中，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，后三道水洗合并，采用OATRT（WBIEF）技術。該聯(lián)合應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，干摩擦牢度與標樣一致，濕摩擦牢度提高半級，皂洗沾色牢度提高一級。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）技術完全可以替代皂片皂洗，甚至可達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%。原來標準水洗中第四道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作為吸附介質的OATRT技術具有以下優(yōu)勢：廢水中的各組分可以進行選擇性分離，同時避免染料和助劑的降解對回用水質所導致的二次污染；降低設備和運行成本；流程短，便于原位安裝達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；減少廢水排放總量；縮短水洗時間，提高水洗效果和生產效率等。
【學位單位】：東華大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：X791
【部分圖文】：

dioxide）化學分子式為 mSiO2·nH2O，屬于非晶除強堿、氫氟酸之外不與任何物質發(fā)生反應，附材料。根據孔徑的大小，硅膠可分為：細孔硅膠。硅膠的表面化學性質主要由表面羥基或硅醇基參與吸附（比如對水分和其他化合物），同時基的三種基本類型如圖 1-2 所示。

博士學位論文 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制備出聚酰胺-環(huán)氧素離子交換纖維，其對于直接染料的吸附能力強于某些商品活性炭。 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源。纖維素的化學結 β-葡萄糖為基環(huán)的多糖大分子，每個基環(huán)上有一個伯羥基和兩個仲羥式參見圖 1-3。纖維素在 150℃以下性質穩(wěn)定，超過此溫度會因脫水而。濃度高的無機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 本論文研究內容和意義在現(xiàn)有紡織印染廢水處理回用工藝實驗研究和工程實踐的基礎上，針對在的問題，根據“清濁分流，分質分節(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稱 OATRT（On-lineAdsorption Treatment and Reuse Technology）。OATRT工藝流程參見圖 1-5，具體流程是：印染廢水經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，吸附介質吸附飽和之后，以再生裝置再再生廢液及反沖洗后廢水進一步處理，達標后排放。本論文首先通過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）。然后進行了WBIEF、CHTAC改性纖維素制備強堿型離子交換不同制備方法之間改性效果的比較，以響應面優(yōu)化了兩種離子交換纖維的制
【參考文獻】

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1 李長平;辛寶平;徐文國;張琦;;疏水性離子液體萃取脫色水溶性染料實驗研究[J];北京理工大學學報;2006年07期

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1 張鳳濤;中國紡織產業(yè)集群競爭力研究[D];東北師范大學;2012年

本文編號：2863779