Tratamiento de aguas residuales de tinte

En el proceso de desarrollo de la industria química, las aguas residuales industriales también aumentan constantemente. Entre ellos, las aguas residuales de tinte son una de las principales aguas residuales industriales nocivas, principalmente de la industria de producción de colorantes e intermedios de tinte. Está compuesto por licor madre de varios productos e intermediarios de cristalización, materiales perdidos en el proceso de producción y aguas residuales que lavan el suelo. Es necesario tratar las aguas residuales de tinte.

Según los Estados Unidos, C I. Actualmente hay decenas de miles de tipos de tintes disponibles, incluido Color Index. China es un importante productor de tintes y la industria de tintes textiles se ha desarrollado rápidamente en los últimos años. Actualmente, la producción de varios tintes en China ha alcanzado las 900000 toneladas, lo que representa aproximadamente el 60% de la producción mundial de tintes.

Los tintes se pueden clasificar según sus diferentes características.

De acuerdo con la estructura química de los colorantes, se pueden dividir en tintes azoicos, tintes de antraquinona, tintes de espín índigo, tintes de azufre, tintes de cianina, tintes de triarilmetano y tintes heterocíclicos.

De acuerdo con las características de aplicación de los tintes durante el teñido, los tintes se pueden dividir en tintes directos, tintes de sulfuro, tintes reductores, tintes ácidos, tintes complejos, tintes reactivos, tintes helados, tintes oxidativos, tintes dispersos, y colorantes alcalinos.

En el campo de la ingeniería ambiental, los colorantes a menudo se clasifican en colorantes aniónicos, como tintes directos y colorantes ácidos, basados en el estado iónico de las moléculas de tinte disociadas en soluciones acuosas; Tintes catiónicos, como tintes alcalinos; Tintes no iónicos, como tintes dispersos.

Los cromóforos en colorantes iónicos y no iónicos son en su mayoría nitrogenados o basados en antraquinona. La Reducción y escisión de los enlaces de nitrógeno en los grupos que contienen nitrógeno puede formar fácilmente aminas tóxicas en las aguas residuales, mientras que los colorantes a base de antraquinona son más difíciles de decolorar debido a sus estructuras aromáticas.

Los colorantes reactivos son tintes típicos con enlaces de nitrógeno en el grupo cromóforo. El grupo cromóforo está conectado a varios grupos reactivos, como grupos sulfonilo, grupos reactivos diclorotriazina, grupos vinilsulfona, etc. En el proceso de teñido e impresión, los grupos reactivos del tinte forman enlaces covalentes con las moléculas de fibra, formando un todo. Debido a su color brillante, buena solubilidad en agua y tecnología de aplicación simple, los tintes reactivos son ampliamente utilizados en la industria de impresión y teñido. Sin embargo, las aguas residuales que contienen estos tintes reactivos solubles en agua también son uno de los más difíciles de tratar, y los procesos tradicionales de tratamiento de agua no son muy efectivos para tratar estos tintes. Los tintes alcalinos tienen un color muy brillante, lo que hace que la cromaticidad del agua sea muy alta incluso cuando la concentración de tintes alcalinos es muy baja. La mayoría de los colorantes que contienen metales pesados contienen cromo, que es cancerígeno. Los colorantes dispersos no existen en forma iónica en solución. Muchos colorantes dispersos tienen bioacumulación y su estructura química es estable con poca biodegradabilidad. Por lo tanto, los sistemas de tratamiento biológico de tratamiento de agua tradicionales tienen una eficiencia de eliminación deficiente para colorantes dispersos.

Características y situación actual de la manipulación

1. La gran mayoría de la materia orgánica en las aguas residuales está compuesta por grupos aromáticos como benceno, naftaleno, antraceno, quinona, etc., que llevan Grupos de Desarrollo de color y tienen un color profundo con una cromaticidad de 500 500000, lo que indica una fuerte contaminación.

2. Debido a los requisitos del proceso de producción y de la estructura molecular, las sustancias de tinte y las moléculas intermedias a menudo contienen grupos polares, que mejoran su solubilidad en agua y dan como resultado una gran cantidad de pérdida de material. Las aguas residuales generalmente contienen muchas materias primas y subproductos, como haluros, compuestos Nitro, compuestos amino, anilina, fenoles y otras series de compuestos orgánicos, así como algunas sales inorgánicas tales como cloruro de sodio, sulfato de sodio, sulfuros, etc. La concentración es alta y la toxicidad es alta. La DQO generalmente puede alcanzar 1000-73000mg/L.

3. Las aguas residuales de tinte a menudo son ácidas o alcalinas, y generalmente tienen un alto contenido de sal.

4. Debido a la creciente demanda de colores coloridos y la creciente variedad de tintes, que se están desarrollando hacia la resistencia a la fotólisis, la oxidación y la biodegradación, estas aguas residuales son cada vez más difíciles de tratar con sistemas de tratamiento de agua convencionales.

5. En la industria de impresión y teñido, diferentes tintes, auxiliares y métodos de teñido se utilizan a menudo de acuerdo con las necesidades de diferentes materias primas y productos de fibra. Además, la tasa de coloración de varios tintes y la concentración de la solución de teñido son diferentes, lo que resulta en cambios significativos en la calidad de las aguas residuales de teñido producidas. El color de las aguas residuales de teñido es generalmente más oscuro y tiene poca biodegradabilidad. Además, en el proceso de impresión, las aguas residuales contienen no solo una gran cantidad de colorantes y aditivos, sino también una gran cantidad de pulpa, por lo que el BOD5 y el DQO de las aguas residuales son relativamente altos.

Situación actual:

Los tintes no solo tienen colores específicos, sino también estructuras complejas, principalmente compuestas de complejos de polímeros, que son difíciles de romper y tienen baja biodegradabilidad. La mayoría de ellos tienen toxicidad potencial y su destino en el medio ambiente depende de muchos factores desconocidos. Además, la producción de tintes tiene las características de múltiples variedades, lotes pequeños y actualizaciones rápidas, lo que dificulta la búsqueda de métodos de tratamiento efectivos para las aguas residuales de tinte.

Método de separación de membrana:

El término general para la permeación selectiva de ciertos componentes en un líquido usando membranas especiales incluye diálisis, electrodiálisis, ultrafiltración y ósmosis inversa. La solución concentrada se puede utilizar para la recuperación del tinte, y el permeado también se puede reutilizar. Puede lograr un tratamiento eficaz de las aguas residuales y prevenir la pérdida de tinte con drenaje, sin causar contaminación del agua. Sin embargo, debido a la polarización de la concentración, la membrana y el ensuciamiento de los altos precios de la membrana, la frecuencia de reemplazo es rápida, lo que resulta en mayores costos de procesamiento.

Método de extracción:

Al usar agentes de extracción que son insolubles en agua pero que pueden disolver eficazmente los contaminantes y mezclarlos a fondo con las aguas residuales, los contaminantes se pueden separar y extraer utilizando diferentes proporciones de distribución en agua y disolventes para purificar las aguas residuales. Existen métodos tales como extracción de solución, extracción de electroforesis, método de membrana líquida, etc. La investigación ha demostrado que la naranja de metilo aniónica se puede separar eficazmente del agua en presencia de tensioactivo de hexadeciltrimetilamina catiónico; En presencia de tensioactivo de dodecilbencenosulfonato aniónico, se utilizó pentiletanol como disolvente de extracción, Y el azul de metileno catiónico se separó eficazmente. Sin embargo, en aplicaciones prácticas, existen desventajas como el alto consumo de extractores, la separación difícil de extractos, el alto costo por tonelada de tratamiento de agua y la incapacidad para procesar continuamente grandes cantidades de agua

Método de radiación:

Métodos comunes para tratar aguas residuales de tinte. La radiación de microondas para eliminar los contaminantes orgánicos es una nueva tecnología que surgió en la década de 1980. El microondas se encuentra entre la radiación infrarroja y las ondas de radio en el espectro electromagnético, y solo actúa sobre las moléculas polares en los líquidos. Puede causar la rotación de alta velocidad y la colisión de moléculas polares para producir efectos térmicos, cambiar la función termodinámica del sistema, reducir la energía de activación de las reacciones y la actividad química de las moléculas. Los principales desafíos de esta tecnología son que el equipo utilizado para generar partículas de alta energía es costoso, los requisitos técnicos son altos y el consumo de energía y la eficiencia de utilización de energía de este método son altos. Para evitar el daño de la radiación al cuerpo humano, también se requieren medidas de protección especiales. Por lo tanto, para que esta ley se ponga en funcionamiento, todavía se necesita mucho trabajo de investigación y exploración.

Además, también está el método de oxidación, que utiliza luz y catalizadores específicos para generar una fuerte oxidación y descomponer la materia orgánica en las aguas residuales. Los métodos de coagulación incluyen principalmente el método de precipitación de coagulación y el método de flotación de aire de coagulación.

En los últimos años, el desarrollo, la investigación y la aplicación de coagulantes de polímeros inorgánicos u orgánicos han aumentado tanto a nivel nacional como internacional para abordar las deficiencias de los coagulantes tradicionales, como los efectos insatisfactorios del tratamiento. Li Chunhua y otros proporcionaron una introducción detallada a la aplicación de coagulantes en la impresión y teñido de aguas residuales. Los coagulantes inorgánicos como las sales de aluminio y las sales de hierro tienen buenos efectos de coagulación sobre colorantes dispersos, colorantes de sulfuro y otros colorantes que existen en forma coloidal o suspendida en aguas residuales. pero tienen efectos de coagulación deficientes en colorantes solubles en agua como colorantes ácidos, colorantes reactivos y colorantes catiónicos; El efecto de coagulación del cloruro de aluminio básico de alto peso molecular y la poliacrilamida es mejor que el de los coagulantes de sal inorgánica; Dosificación baja de floculante orgánico y velocidad de floculación rápida; Los floculantes microbianos son no tóxicos, inofensivos, Y fácil separar sólidos y líquidos. Qiu Hexiang et al. utilizó el método de precipitación de la coagulación de la acidificación de la hidrólisis A/O-química para tratar este tipo de aguas residuales, con altas tasas de eliminación de diversos contaminantes, fuerte resistencia a las cargas de impacto, efectos de tratamiento estables, y bajos costos de tratamiento. El Método de coagulación tiene un flujo de proceso simple, operación y gestión convenientes, baja inversión en equipos, pequeña huella y alto efecto de decoloración en tintes hidrofóbicos. Sin embargo, el costo de operación de este método es relativamente alto, con una gran cantidad de lodo y dificultad para la deshidratación. La velocidad de eliminación de colorantes hidrófilos y otros compuestos N y P solubles en el agua es pobre, y es necesario desarrollar nuevos coagulantes eficientes.

Ley Biológica:

El Uso de contaminantes como fuente de nutrientes para microorganismos es un medio ideal para lograr la reducción y la inocuidad de los contaminantes. Los métodos biológicos comunes incluyen el proceso de lodo activado, el proceso de biopelícula y la tecnología microbiana inmovilizada (enzima). Desde finales de la década de 1980 y principios de la de 1990, la tecnología celular inmovilizada se ha utilizado para estudiar la decoloración de las aguas residuales de impresión y teñido tanto a nivel nacional como internacional. Al inmovilizar cepas bacterianas dominantes aisladas y seleccionadas de lodos activados, se forma un sistema de tratamiento de aguas residuales rápido, eficiente y continuo, con una tasa de decoloración de más de 80% y una buena eficiencia de eliminación de CODcr. Esto indica que la tecnología celular inmovilizada tiene amplias perspectivas de aplicación en el tratamiento de aguas residuales de impresión y teñido. La aplicación de métodos biológicos en aguas residuales de tinte es la más extensa, con ventajas como una buena eficiencia de tratamiento y bajos costos operativos. Sin embargo, debido a razones técnicas, el funcionamiento de esta ley es inestable, su aplicabilidad no es amplia y se ve muy afectada por factores externos, que ha limitado su aplicación práctica hasta cierto punto.

Método de adsorción:

La capacidad de enriquecer selectivamente ciertos compuestos tiene una posición especial en el campo del tratamiento de aguas residuales. La adsorción se refiere a la energía superficial residual de moléculas o átomos en una superficie sólida debido a fuerzas desequilibradas. Cuando ciertas sustancias chocan con la superficie sólida, son atraídas por estas fuerzas desequilibradas y permanecen en la superficie sólida. Hay dos mecanismos para la descoloración por adsorción de las aguas residuales de tinte: adsorción e intercambio iónico. La Eficiencia de adsorción está influenciada por muchos factores físicos y químicos, como la interacción entre el tinte y el adsorbente, el área de superficie específica del adsorbente, el tamaño de partícula, la temperatura, el valor de pH, y tiempo de adsorción de adsorbente.

(1) Método de adsorción de carbón activado

El carbón activado, como un excelente adsorbente, se ha utilizado ampliamente para la decoloración de aguas residuales de tinte. El carbón activado puede eliminar varios colores de tintes, y el efecto del tratamiento depende del tipo de carbón activado y las características de las aguas residuales de tinte. El aumento de la cantidad de carbón activado puede mejorar la tasa de adsorción. El alto precio del carbón activado limita su aplicación. Después de su uso, el carbón activado debe regenerarse utilizando dos métodos: tratamiento de alta temperatura y desorción. La regeneración puede resultar en una pérdida de 10-15% de carbón activado.

(2) Método de adsorción de Minerales y residuos

Muchas sustancias en la naturaleza tienen estructuras porosas y buenas propiedades de adsorción, que pueden usarse para tratar aguas residuales de tinte. Los minerales naturales incluyen principalmente diversas arcillas, minerales, carbón, etc., que generalmente abundan en las reservas. En China, también hay una gran cantidad de desechos como escoria, escoria, escoria de carbón, cenizas volantes, etc., que son más rentables. Por lo tanto, las perspectivas de aplicación de estos adsorbentes inorgánicos son relativamente amplias. Zeng Xiuqiong usó bentonita natural modificada para adsorber la X-3B roja brillante reactiva y la comparó con el carbón activado.

Los resultados indican que ambos tienen una tasa de decoloración de más de 90% para las aguas residuales. Konduru R. Ramakrishna et al. comparó el rendimiento de adsorción de adsorbentes inorgánicos como turba, escoria de acero, bentonita y cenizas volantes en tintes con carbón activado. Los resultados experimentales mostraron que los efectos de adsorción de la escoria de acero y las cenizas volantes en tintes ácidos y turba y bentonita en tintes alcalinos eran comparables a los del carbón activado. Mientras que los efectos de adsorción de estos cuatro adsorbentes en colorantes dispersos fueron mejores que el carbón activado. Este resultado proporciona una base científica para la aplicación industrial de adsorbentes de bajo costo. Muchos científicos han procesado aún más algunas materias primas naturales y carbono refinado agrícola, y estudiaron el comportamiento de adsorción de estas sustancias. Entre ellos, fibras de carbono naturales como la corteza de eucalipto, cáscara de arroz, bambú, paja de trigo, cáscara de coco, hierba silvestre, cáscara de yuca, cáscara de maní, semilla de ciruela, fruta de Palma, etc. tienen buenos efectos de adsorción en los colorantes después del tratamiento. Sin embargo, cómo deshacerse de estos adsorbentes después de la saturación es un problema difícil que debe resolverse. Encontrar un adsorbente eficaz puede tratar mejor las aguas residuales de tinte.

(3) Método de adsorción adsorbente

A finales del siglo XX, con el desarrollo exitoso de resinas de intercambio iónico estructuralmente mejoradas, Resinas de adsorción y resinas funcionales compuestas, los métodos de adsorción de resina fueron ampliamente utilizados en el tratamiento y utilización de recursos de aguas residuales químicas. Jiangsu Haipu Functional Materials Co., Ltd. ha sintetizado adsorbentes con diferentes propiedades físicas y químicas para tratar las aguas residuales de tinte y ha logrado buenos resultados en el tratamiento. Los adsorbentes sintetizados por la empresa no solo pueden eliminar eficazmente la DQO de las aguas residuales de tinte, sino que también pueden eliminar indicadores como el nitrógeno amoniacal en las aguas residuales. Las aguas residuales se pueden descargar de forma continua y estable de acuerdo con las normas.

Demanda de clientes de la industria

Las características de las aguas residuales de tinte determinan que no puede cumplir con los estándares de descarga a través de los métodos de tratamiento tradicionales. Por lo tanto, el método de adsorción desarrollado por los materiales funcionales de Haipu se puede utilizar para tratar este tipo de aguas residuales, con el fin de lograr el efecto de tratamiento óptimo y el costo económico, que es una dirección de desarrollo en el tratamiento de aguas residuales de tinte.

Las necesidades del tratamiento de aguas residuales de tinte para los clientes empresariales incluyen los siguientes tres puntos:

(1) Elimine de manera eficiente y estable el DQO, La cromaticidad y otros contaminantes de las aguas residuales por debajo de los límites de descarga;

(2) Bajo costo de inversión, bajo costo de operación y mantenimiento de equipos convenientes;

(3) Tecnología avanzada y confiable, sin contaminación secundaria.

El principio de la tecnología de Adsorción es utilizar materiales de adsorción especiales desarrollados para adsorber selectivamente los componentes o sustancias que se eliminarán. Cuando la adsorción está saturada, se usa un agente de desorción específico para desorber el material de adsorción, lo que le permite regenerarse. Este proceso se repite continuamente. El Diagrama de proceso convencional para tratar aguas residuales mediante el método de adsorción se muestra en la Figura 4-1.

Figura 4-1 Diagrama de proceso convencional para el tratamiento de adsorción de aguas residuales

Cuando se usa tecnología de adsorción para tratar aguas residuales de tinte, las aguas residuales se filtran previamente para eliminar la materia suspendida y particulada, y luego ingresa a la torre de adsorción para la adsorción. El material de adsorción especial lleno en la torre de adsorción puede adsorber materia orgánica en las aguas residuales en la superficie del material, asegurando que el efluente COD y otros indicadores continúen cumpliendo con los estándares de descarga. Después de la saturación de adsorción, primero use una solución de ácido diluido para desorber la materia orgánica sobre el material adsorbente y transferir la materia orgánica a la solución de desorción. Luego use una pequeña cantidad de agua blanda para lavar la solución ácida que queda en la superficie del material adsorbente y evapore o trate la solución de desorción. La solución de lavado contiene trazas de sustancias adsorbidas y puede usarse como agua de dilución para ácido diluido. El efluente adsorbido son aguas residuales con DQO más bajo que el límite de descarga, que se pueden descargar o reutilizar directamente en la línea de producción frontal. El Flujo de proceso del tratamiento de adsorción de aguas residuales de tinte se muestra en la Figura 4-2.

Figura 4-2 Flujo del proceso de tratamiento de adsorción de aguas residuales de tinte

5. efecto de tratamiento de proceso

El uso de la tecnología de adsorción para tratar las aguas residuales de tinte puede eliminar eficazmente la DQO de las aguas residuales. Los datos de tratamiento específicos se muestran en las Tablas 5-1 a 5-2.

Tabla 5-1 Datos sobre la adsorción y eliminación de piridina de aguas residuales

Una determinada empresa en Shandong requiere que el contenido de COD en las aguas residuales tratadas sea inferior a 500mg/L. Los resultados del tratamiento experimental muestran que el uso de tratamiento de adsorción puede estabilizar la DQO en las aguas residuales en menos de 500mg/L. Al tiempo que garantiza el cumplimiento de los requisitos del cliente, queda un cierto margen de seguridad, lo que puede evitar efectivamente que las fluctuaciones de la calidad del agua en las aguas residuales entrantes provoquen que el efluente no cumpla con los estándares. El efecto del tratamiento se muestra en la siguiente figura.

El proceso de producción de esta empresa genera 100 toneladas de aguas residuales de tinte por día. Después del tratamiento de adsorción, El COD en las aguas residuales puede cumplir con los requisitos de descarga. La empresa ha adoptado adsorbentes y paquetes de proceso, y el sistema de adsorción funciona actualmente sin problemas.

6. ventajas del núcleo del proceso

(1) Las emisiones estables y compatibles pueden aliviar eficazmente la presión ambiental sobre las empresas;

(2) Realice experimentos sobre muestras de aguas residuales generadas en el sitio de la empresa, basadas en tecnología, y diseñe procesos de adsorción basados en experimentos. El grado de coincidencia entre las aguas residuales y los procesos es 100%;

(3) El equipo ocupa menos tierra, tiene una estructura compacta y requiere menos inversión en Ingeniería Civil y equipo; El agente de desorción se aplica varias veces y se concentra paso a paso, lo que resulta en una alta utilización de medicamentos y bajos costos operativos;

(4) se puede implementar en forma de componente del módulo, ajustado de manera flexible según la capacidad de producción y fácil de instalar;

(5) Tecnología avanzada y madura, sin contaminación secundaria, fuerte soporte técnico y rica experiencia en aplicaciones de ingeniería.

7. Caso Introducción

100 proyecto de tratamiento de aguas residuales de tinte T/d de una empresa de tinte en Shandong

La empresa utiliza tecnología de adsorción para tratar las aguas residuales de tinte generadas durante su proceso de producción. Los experimentos han demostrado que el contenido de DQO en las aguas residuales ha disminuido de 15000mg/L a menos de 500mg/L. Las aguas residuales tratadas tienen un contenido de DQO particularmente bajo y se pueden descargar o reutilizar directamente, resolviendo el problema de las limitaciones de producción para las empresas y reduciendo su presión ambiental.

Figura 7-1 Aplicación in situ de la torre de adsorción

El contenido anterior es una empresa nacional de alta tecnología desarrollada y producida por Jiangsu Haipu Functional Materials Co., Ltd. con adsorbentes especiales y catalizadores como tecnología central, apoyando el desarrollo de procesos de aplicación, servicios técnicos, implementación de ingeniería, etc., para resolver problemas ambientales relacionados para los clientes. El equipo técnico de Haipu ganó el premio Suzhou Industrial Park Leading Talent Award en 2013 y 2015, y el Premio Gusu Leading Talent Award en 2015. Jiangsu Haipu Functional Materials Co., Ltd. fue calificada como una empresa nacional de alta tecnología dos veces en 2015 y 2018, y fue aprobada como el Centro de Investigación de Tecnología de Ingeniería de Nanomaterial Funcional Catalítica y de Adsorción de Suzhou en 2018. Tiene un alto nivel de tecnología en el tratamiento de materiales de adsorción, y el proceso de tratamiento de adsorción de apoyo es eficiente y estable, que ha resuelto múltiples problemas ambientales para muchas empresas líderes en la industria nacional.