纺织工业典型污染物治理技术回顾

随着生态文明建设理念的提升及产业转型升级的需要,纺织工业排放标准和环境管理要求日趋严格。为更好地预防及消除纺织行业产生的污染,在梳理行业典型产排污特征的基础上,针对重金属、浆料、染料及其中间体三大类特征污染物,分别从物化处理、生化处理及高级氧化处理等方面展开典型污染物治理技术的梳理与分析,对其处理效果进行比较及总结,并结合我国环境管理制度发展情况对目前的治理技术发展现状给出建议。提出“物化-生化-深度处理”多重联动技术的开发是纺织工业向绿色发展转型的关键思路,为未来纺织工业水污染治理技术的绿色发展提供了方向。

面向减污降碳目标的纺织工业环境治理发展趋势

针对全球正面临着化石能源趋紧、温室气体排放过剩的问题,减污降碳要求已经迫在眉睫,作为支柱产业之一,纺织工业的低碳绿色发展对工业领域实现双碳目标有重要意义。首先,从全产业链分析了中国纺织工业产生能耗和排污的环节,剖析了纺织品从原料加工、染整加工以及成品加工过程中碳排放的主要环节和降碳潜力,然后对推动降碳的污染治理和资源回收利用前沿技术进行了归纳,最后,根据绍兴市柯桥区纺织产业集群地滨海工业园的先进案例从环境管理层面剖析了产业聚集化对行业减碳的促进作用。指出未来纺织工业减污降碳的发展目标需要从制度、技术和管理3个层面共同落实才能实现。

基于光热利用的金属有机骨架/石墨烯复合膜对印染废水的再生处理

为促进金属有机骨架(MOF)在印染废水处理中的应用,采用真空抽滤法制备了高性能金属有机骨架/石墨烯光热复合材料,通过界面蒸发方式对印染废水进行再生利用。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和紫外-可见-近红外漫反射光谱仪等手段,对膜材料进行微观结构和光学性能的表征,研究了膜光热性能及废水光热蒸发性能。结果表明:沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8改变了石墨烯微观构造并提高了光热转换效率,1个模拟太阳光下,膜表面温度升至97.6℃;印染废水再生处理结果显示,在1.0 kW/m^(2)的光照下,纯水的蒸发速率可达1.34 kg/(m^(2)·h),光热利用率为91.2%,对废水中有机污染物、色度及盐分的截留超过99.6%;复合膜性能稳定,重复使用7次后通量仍无明显降低。通过MOF简单地修饰石墨烯材料,显著提升了二维碳基材料的光热性能,具有较好的印染废水处理应用前景。

抗润湿GO复合膜的制备及其在印染废水膜蒸馏处理中的应用

膜蒸馏技术在工业废水处理中具有一定的应用潜力和优势,然而膜污染和膜润湿问题严重阻碍其产业化发展。将氧化石墨烯(GO)和聚乙烯亚胺(PEI)通过真空抽滤的方法沉积到疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面,制备了表面亲水、基底疏水的膜蒸馏用GO复合膜(PVDF-GO/PEI),对膜表面微观结构进行表征,并将其应用于直接接触膜蒸馏对印染废水的处理中,对膜蒸馏过程中膜的抗润湿性及抗污染性能进行了研究。结果表明,GO层明显提高了膜表面亲水性,且对渗透通量影响较小。PVDF-GO/PEI复合膜对于印染废水中的污染物具有较高的截留性能,有机物截留率99.7%,色度可被完全去除。同时,对比原PVDF膜和PVDF-GO膜,PVDF-GO/PEI复合膜表现出稳定的渗透通量,且具有更好的抗润湿性能。分析表明,PVDF-GO/PEI复合膜优异的截留和抗润湿性能归因于膜亲水性的增强和其稳定的二维结构。

苎麻纤维厌氧生物脱胶系统工艺性能研究

为解决苎麻纤维传统脱胶法效率低、费用高及二次污染等难题,以自主研发的高效苎麻纤维厌氧生物脱胶装置为载体,开发了一种高效苎麻纤维厌氧生物脱胶系统。基于苎麻原麻化学成分分析,开展了苎麻纤维厌氧生物脱胶工艺的启动特征、稳定运行特征和脱胶后苎麻纤维物理特征研究。结果表明:苎麻原麻中纤维素约占70%,胶质约占30%,脱胶过程中应重点去除半纤维素和木质素;该系统可在水力停留时间为72 h内实现快速启动,高效稳定运行时pH值为7.0左右,化学需氧量和氨氮质量浓度均处于低位;该系统在最佳浴比为1∶8时的苎麻物理特征最优,苎麻具有较好的外观形态和良好的力学性能,胶质残留最少。

退浆废水中自由基引发的聚乙烯醇交联沉淀研究

针对纺织印染工业退浆废水中含聚合度高且化学稳定性强的聚乙烯醇(PVA),是纺织工业水污染治理难点的现状,利用过硫酸盐能够引发自由基交联且氧化性强的优势,结合退浆废水高温排放的特点,使用热活化过硫酸盐体系通过自由基交联快速将PVA从废水中沉淀分离。考察了过硫酸盐投加量、反应时间、反应温度及pH值对PVA去除的影响。并利用电子顺磁共振谱、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱等对交联沉淀物进行表征分析。结果表明:在过硫酸盐投加量为10 g/L、废水温度为70℃时,处理30 min后PVA即可有效交联沉淀,化学需氧量(COD)和PVA去除率分别可达95.1%和95.6%;过硫酸钾热活化主要产生硫酸根自由基和羟基自由基,PVA被自由基夺氢产生碳自由基,碳自由基相互结合可高效交联PVA并快速沉淀。

溶解性有机质DOM对甲硝唑光降解的影响研究

文章以甲硝唑为目标污染物,主要考察了甲硝唑初始浓度、光照强度、TiO_2投加量以及DOM浓度对甲硝唑光降解的影响。定量实验表明,当光照强度为3360 W/m^2、TiO_2的投加量为0.4 g/L时,20 mg/L的甲硝唑的降解效果最好。吸附实验表明,DOM与甲硝唑之间没有明显的直接作用特征。DOM存在条件下,其对甲硝唑的光降解和光催化降解均起到了抑制作用,随着DOM浓度的升高,抑制作用加强。

二维随机分布纤维过滤介质的压力损失分形模型

为了研究影响纤维过滤器压力损失的主要因素,开发了能够生成二维随机分布的虚拟纤维过滤介质的VBA程序,并在纤维随机分布的二维区域中利用计算流体力学(CFD)技术计算了Stokes方程的数值解.通过对虚拟滤料CFD模拟计算结果的数据回归分析可知,纤维过滤介质的压力损失随纤维填充率增加呈非线性增加,与纤维直径的二次方呈反比例关系,与纤维介质厚度及过滤速度呈线性正比例关系,由此提出了二维随机分布纤维过滤介质的压力损失预测模型.在此基础上,考虑了分形维数和迂曲度对过滤压力损失的影响,得出压力损失随分形维数和迂曲度的增加呈非线性增加,提出了包含分形维数、迂曲度的压力损失预测表达式,该表达式与相关文献的分形理论模型具有很高的一致性.

基于离散粒子群和偏最小二乘的水源地浊度高光谱反演

随着面源污染的加剧,导致水源地水体富营养化程度日趋严重,浊度作为衡量水体富营养化的一项重要指标,是水质评价的重要参数。为降低浊度偏最小二乘(Partial least squares,PLS)反演模型建模的不确定性,提高模型反演精度,提出了基于离散粒子群(Discrete binary particle swarm optimization,DBPSO)和偏最小二乘的水体浊度反演模型。以2015年10月在南水北调东线重要水源地微山湖获取的水体浊度和准同步的HJ-1A HSI高光谱数据为例,利用HJ-1A HSI B26-B105(中心波长:518~870 nm)全谱段光谱反射率(Original spectral reflectance,OSR)和归一化光谱反射率(Normalized spectral reflectance,NSR)直接构建浊度OSR-PLS和NSR-PLS反演模型,同时利用离散粒子群算法优选输入浊度PLS反演模型的最佳原始波段反射率和归一化光谱反射率,在此基础上提出并构建浊度OSR-DBPSO-PLS和NSR-DBPSO-PLS反演模型;然后对上述模型进行精度评价,分析光谱归一化处理和特征波段优选对PLS模型反演精度的影响,选择精度最高的模型反演微山湖水体浊度分布。结果表明:NSR-PLS模型精度(R2=0.91)高于OSR-PLS模型(R2=0.50),对波段进行归一化处理能提高浊度PLS反演模型精度;DBPSO能够识别浊度PLS反演的最佳波段,浊度PLS建模所需的波段数由80个分别减少为44个(OSR波段)和36个(NSR波段),在此基础上构建的OSR-DBPSO-PLS模型(R2=0.96)和NSR-DBPSO-PLS模型(R2=0.97)均具有较高精度,显著高于直接利用全谱波段构建的浊度PLS模型反演精度;选择综合误差最小的NSR-DBPSO-PLS模型反演微山湖水体浊度,反演结果符合实际,该模型适用于HJ-1A HSI数据和内陆水体浊度反演。

偶氮染料废水厌氧生物脱色强化

针对偶氮染料废水的生物降解难题,通过对比投加不同浓度的电子供体(葡萄糖)和氧化还原介体(RM)蒽醌-2,6-二磺酸钠盐和活性炭对偶氮染料的厌氧生物脱色果的影响,探究增强偶氮染料厌氧生物脱色的条件。结果表明:投加电子供体或RM均可有效强化偶氮染料废水厌氧生物脱色;投加300 mg/L葡萄糖时脱色率可高达53.35%,投加200 mmol/L蒽醌-2,6-二磺酸钠盐时脱色率为34.59%,与投加0.6 g/L活性炭的脱色率(35.26%)相当;投加葡萄糖0~24 h的脱色速率最快为1.47%/h,36 h脱色率接近最大值为46.49%;投加蒽醌-2,6-二磺酸钠盐时0~12 h的脱色速率最快为1.03%/h,60 h脱色率接近最大值为33.30%;投加活性炭时0~30 h的脱色速率最快为0.79%/h,60 h脱色率接近最大值为33.65%。

微纳米气液分散体系吸收NO

以模拟烟气为气源,去离子水为水源,通过微纳米气泡发生器形成微纳米气液分散体系,吸收模拟烟气中的NO,考察了多种因素对脱硝率(η)和气相体积总传质系数(KGa)的影响,分析了微纳米气液分散体系吸收NO的反应机理。结果表明:η和KGa随着进气NO体积分数和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)质量浓度的提高而下降;随着吸收液初始pH的提高先降低后升高;随着进气O2体积分数的增大而提高;随着吸收液温度的升高先提高后降低;控制进气NO体积分数为0.06%时,在吸收液初始pH为2.0、吸收剂为去离子水、吸收液温度为25℃、进气O2体积分数为10%的最佳条件下,脱硝率可达81.0%。微纳米气液分散体系是通过产生羟基自由基从而对NO进行氧化吸收的。

对位芳纶纤维对印染废水中染料的吸附行为研究

尝试以纺织边角料对位芳纶纤维(PPTA)为吸附材料,研究其对水中亚甲基蓝(阳离子染料)和刚果红(阴离子染料)的吸附,并对吸附前后的PPTA进行表征。结果表明,在PPTA为优化投加量0.1 g下,对100 m L质量浓度均为30 mg/L的亚甲基蓝、刚果红的去除率最高分别可达89.5%和88.3%(适宜的p H分别为9和6)。PPTA对亚甲基蓝和刚果红的吸附动力学模型更符合准2级反应模型,吸附等温线更符合Freundlich吸附等温方程。经过一次再生后的PPTA仍具有较强吸附能力。其对染料吸附性能与传统活性炭相近,是具有发展前景的新型可分离回收的吸附功能材料。

微纳米气泡耦合Fe_xS催化氧化去除烟气中NO

采用固体废物锍铁化合物(记为FexS)作为催化剂,耦合微纳米气泡催化氧化去除烟气中NO,考察了不同工艺条件下的去除效果,运用XRD、SEM和EDS技术对反应前后的FexS进行了表征,探究了反应机理。实验结果表明,在FexS粒径为0.038~0.053mm、FexS投加量为5g、NaCl质量浓度为0.3g/L、溶液pH为5、进气NO质量浓度为6.7mg/L的最佳工艺条件下,NO去除率高达95.3%。表征结果显示,反应后的FexS较反应前没有明显的物相变化,FexS表面的微量物质催化了NO的氧化去除。

溶剂热法合成石墨相氮化碳纳米球

以三聚氰氯和双氰胺为原料,通过溶剂热法合成具有优异可见光催化活性的石墨相氮化碳(g-C3N4)纳米球光催化剂.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对g-C3N4纳米球光催化剂进行表征,结果表明,该光催化剂为石墨相,且大部分是直径约为200nm的球状.紫外-可见吸收光谱表明,该光催化剂样品具有较宽的可见光响应范围.甲基橙溶液的降解试验结果表明,200℃、保温36h是该光催化剂样品的最佳合成工艺参数,其在可见光(λ>400nm)照射2.5h条件下对甲基橙的降解可达99.8%.

麻纤维厌氧生物脱胶系统的脱胶特性研究

基于具有自主知识产权的麻纤维厌氧生物脱胶系统,对苎麻、剑麻、大麻和棕榈麻进行厌氧脱胶处理。结果表明:该系统运行过程中pH值稳定在7.2左右,化学需氧量(COD)在327 mg/L以下,氨氮质量浓度在5.2 mg/L以下,能实现近零排放;试验参数条件下苎麻脱胶效果优于剑麻、大麻和棕榈麻:苎麻纤维残胶率可达1.32%(低于化学脱胶),剑麻、大麻和棕榈麻残胶率分别为16.03%、20.13%、35.49%;各纤维强力指标能够达到传统化学脱胶法水平,其中苎麻的各项指标满足《苎麻精干麻》(GB/T 20793-2015)的一等水平。

树冠微观尺度流动阻力特性分析

采用可视化Basic程序设计语言(VBA)建立虚拟的三维树冠模型,并使用计算流体动力学(CFD)模拟的方式,研究了不同孔隙率和风速下,树冠内部的流场特征和流动阻力.用光学孔隙率及体积孔隙率来表征树冠复杂的形态结构,并讨论了树冠形态结构参数对树冠流动阻力的影响规律.结果表明,树冠的阻力系数与光学孔隙率满足近似二次多项式关系,通过对数值模拟计算结果回归分析,给出树冠流动阻力系数与光学孔隙率的关系式,在真实条件下树冠阻力系数的试验数据对比的基础上,提供了一个对真实树冠阻力系数进行预测的依据.

复合激活剂对混合菌群降解活性艳蓝的促进作用及生物降解机理

为探究模拟茶叶渣中关键成分制成的复合激活剂,提高两种不同混合菌群DDMY1、DDMY2对活性艳蓝19(reactive brilliant blue 19,RB19)脱色降解的机理,通过液相色谱质谱联用仪、高通量测序、非标及定量蛋白质组学进行分析。试验结果表明,经过72 h的培养,复合激活剂使菌群DDMY1的脱色率提高了7.24%,而菌群DDMY2的脱色率仅提高了1.77%,其对菌群DDMY1的促进作用明显高于对菌群DDMY2的作用。同时,激活剂能够富集肠杆菌属,这可能是增强混合菌群对RB19脱色降解的原因。在激活剂诱导下两种不同混合菌群DDMY1、DDMY2差异蛋白参与的KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路主要为代谢途径、次生代谢产物的生物合成、抗生素的生物合成、碳代谢。除上述的通路外,苯甲酸的降解途径也得到了证实。推测RB19被先降解为苯甲酸酯,随后进行糖酵解、柠檬酸循环等。研究结果对于激活剂强化染料生物降解机理研究具有一定指导意义。

曝气生物滤池生物膜胞外聚合物提取方法对比研究

以曝气生物滤池生物膜作为研究对象,采用去离子水作为提取液,对比考察了8种方法对生物膜胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)提取效率及其组分含量的影响,同时利用紫外可见光(UV-vis)光谱分析不同方法在EPS提取过程中对细胞的破坏程度,确定生物膜EPS提取的最佳方法.结果表明,热提法(60℃)对生物膜紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)提取效率最高,提取量可达132.0mg/g,且对细胞破坏程度最轻,DNA含量约占TB-EPS总量的7.0%,表明热提法是生物膜EPS提取的有效方法.

含PVA废水处理工艺探讨

聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性高分子聚合物,具有良好的黏附性、机械性能和稳定性,广泛应用于纺织、食品和医药等行业。但PVA属于典型的难生物降解高分子物质,其废水COD高,可生化性差,直接排放会严重污染水体。简要介绍了PVA的生产分布和污染特征;统计分析了国内外关于含PVA废水处理的相关文献;综述了含PVA废水物化、生物及其组合工艺处理的研究现状;总结了含PVA废水处理的典型工程案例;揭示了当前工程应用中存在的若干问题以及行业发展方向。

不同部位大麻纤维厌氧生物脱胶后的基本特性研究

文章基于自主知识产权的麻纤维厌氧生物脱胶系统,分别对甘肃天水产清水大麻纤维(籽麻和花麻)梢部、中部和根部厌氧生物脱胶处理后的胶质去除情况、纤维细度、拉伸性能和表观形态进行了对比试验研究。结果表明:厌氧生物脱胶处理可有效稳定去除大麻不同部位的胶质,残胶率20%左右;脱胶麻的细度值由细到粗顺序为梢部<中部<根部;脱胶麻的强度值由高到低顺序为梢部>中部>根部;表观形态清晰可见脱胶麻的束纤维结构。说明厌氧生物脱胶处理技术可以得到高质量的工艺纤维。