标题: 含聚乙烯醇浆料印染废水的处理方法 [打印本页] 作者: zhangw 时间: 2012-12-20 17:51 标题: 含聚乙烯醇浆料印染废水的处理方法 织造工程中浆纱是一道关键工序,浆纱的 目的主要是提高纱线的耐磨性,减少毛羽,适 当增加纱线的强力,减少伸度,以承受纱线在 织造过程中复杂的机械作用能力,提高纱线的 可织性能。纺织浆料有淀粉、聚乙烯醇 ( P vA) 和丙烯酸类三大类。现在国内外主要使用的仍 然是这三大类浆料。天然淀粉和变性淀粉来源 丰富,价格低廉,但其上浆性却难以让人满意; 由于 P VA价格低廉,具有优良的成膜性、粘附 性及易与其他浆料相容性的特点,至今尚未出 现能与 P V A上浆性能相媲美的其它类浆料, 所 以仍被广泛使用,并在某种程度上还有增加的 趋势[ ¨ 。
1 聚乙烯醇浆料的应用
聚乙烯醇常称为P VA( P o l y v i n y l Al c o h o 1 ) , 是一种典型的水溶性合成高分子化合物,它是 由聚醋酸乙烯酯通过醇解而得。P V A具有优良 的上浆性能,对纤维素纤维和疏水性纤维都有 很好的粘着性能。与淀粉浆料相比,P V A具有 更好的成膜性, 浆膜强伸度高 ( 浆膜强力4 . 9 N, 伸度在 2 0 0 %左右),耐疲劳性能好 ( 屈曲次数
> 1 0 0 0 0 ,淀粉是 4 0 0左右),耐磨性也很好。 常被誉为” 坚而韧” ,对天然纤维和一般的合成 纤维也有较好的粘附性。P V A的主要质量指标 有两个:聚合度 ( DP)和醇解度 ( D H)。我 国和美国、日本等许多国家的 P V A 产品都以 这两个质量指标表示产品规格,例如:我国产 品以1 7 9 9 ,1 7 8 8表示。前两位数字的 1 0 0倍即 是 P V A的聚合度 ( D P = 1 7 0 0 );后两位数字除 以 1 0 0 即 是 醇 解 度 (DH = 9 9 mo L % ;
DH= 8 8 mo L %) 。 它们的化学结构式可表示如下:
完全醇解 9 8 + L mo L %,部分醇解 8 8 ~ 1 mo L% 。
一 cH厂 H— OH cH2 _ H—— OCOCH3
纺织经纱上浆用 的 P V A 规格 ,一般是 l 7 9 9,1 7 9 5,l 7 9 2, 1 7 8 8, 1 0 9 9, 1 0 8 8,05 9 9, 0 5 8 8等I 2 ] 。纺织厂可根据上浆纤维种类、纱线 结构、织物结构、织机类型等因素选择所需的 P V A规格。
由于历史的原因和种种因素,长期以来我 国 经 纱 上 浆 用 P VA 为 纤 维 级 的 1 7 9 9 ( DP = I 7 0 0 D H= 9 9 mo L / %)为完全醇解型,由 于它的聚合度和醇解度高,导致水溶性差,一 般要在 9 5 ℃以上高速搅拌 ( 7 6 0 ~1 4 0 0 r / mi n ) 2 . 5 h以上才能完全溶解,其次容易结皮,在上 浆过程中容易造成浆斑,且因浆膜强度过高造 成干分绞时分纱困难,再生毛羽多,倒断头、 并绞头增加。
根据试验资料表明, 经纱上浆用 P V A以其 综 合 性 能 考 虑 选 用 聚 合 度 和 醇 解 度 ( DP =1 0 0 0 l l O 0 ,DH= 9 2 ~9 5 mo L/ %)P VA 更为合适 。
2 含 P VA退浆废水处理技术及分析
退浆工序主要是去除织造过程中加在经纱 上的浆料,使织物与染料间有更好的亲和力。 2 江 苏 丝 绸 2 0 0 9年第 6期 目前棉混纺织物上浆大多采用 P V A,因此,退 浆废水中含有大量的P V A。
P VA属于高难度生物降解的有机物,测试 数据表明, 高聚合度 P VA( 如 1 7 9 9 ) C O D ( 化 学需氧量)为 1 8 0 0 0 mg / k g ,B OD5( 生物需氧 量)为 8 0 0 mg / k g , B O DJ C O D。 的比值 ( 8 0 0 / 1 8 0 0 0 =0 . 0 4 4 )比较小,它反映了物质对环境污染 的影响程度比较大 ( 比值越小,影响越大) J 。
一 般退浆废水中的P V A浓度都比较低,实 际工程中, 目前针对此类废水普遍采用的处理 方法是“ 物化+ 生化” 。 废水经调节池进行水质水 量的调节后,进入混凝沉淀池 ( 通过加入混凝 剂) ,后进入厌氧 ( 只控制在水解酸化阶段) 、 好氧等生化处理单元,通过筛选培育高效菌种 降解部分 P V A,P V A 的去除率可达到 6 0 % 8 0 %,一般很难满足行业排放标准。在某些纺 织工厂的圆网糊料印花工艺 ( 如窗帘布印花) 中,一般也使用 P V A作为染料的载体,印花废 水中的P V A浓度较高, 一般可以达到 1 0 0 0 mg / L 以上,其对应的 C O Dc r 可以达到 1 6 0 0 mg / L左 右。此类废水因其浓度很高,故采用传统的“ 物 化+ 生化” 处理方法也很难处理。
国内外对含 P VA 废水的治理进行了较多 研究,处理方法基本上分为两大类,即物化法 和生化法。物化法中主要有泡沫分离、超滤盐 析、氧化剂氧化等技术。生化法常采用活性污 泥法,利用微生物的新陈代谢作用,通过分离 高效 P V A降解菌的生物强化技术,降解 P V A。
2 . 1生化法
P VA废水相对好氧速率大于内源呼吸好氧 速率,即 P VA对微生物无毒,但高浓度 P V A 浆料只能溶于高温热水中,在生化处理中,随 着温度的降低,呈胶状析出,微生物难以破开 其中的反应键, C O D较高, B / C的比值比较小, 因此难以被生物降解。若用生化法,需选择合 适的预处理技术, 增加可生化性是处理的关键。
采用缺氧反硝化一接触氧化系统处理含 P V A废水, 处理后 C O Dc r 去除率可达到9 6 . 3 %。 采用混凝气浮+兼氧生化作为废水的预处理措 施,后续生物接触氧化和氧化塘,可使得出水 的 C OD浓度低于 1 5 0 mg/L 。但生化法对废水 的要求比较高,目前一般印染厂的退浆废水往 往是多种废水混合在一起,降解耗时长,且退 浆废水的排放通常是季节性的, 是经常变化的, 往往会因措施滞后而达不到预期效果。
2 . 2膜法处理 P VA退浆水
膜法是一种较好的方法,不需要外加其它 的药品和设备,操作简便,耗能低。采用中空 纤维超滤膜装置,研究了料液运行时间、膜两 侧压差、温度、主流液循环流量对渗透通量及 截留率的影响,解决工业上 P V A 退浆水的处 理。如某纺织印染厂采用超滤膜装置将含 P VA 质量分数为 1 %的退浆废水浓缩至 l 0 %,其处 理量为4 . 5 m / h , 浓缩液产量为 0 . 4 5 m / h ,运行 最高压力为 7 x 1 0 5 P a ,浓缩液回用到棉布退浆。
研究发现,采用分子截留量为 3万的聚砜纤维 膜的超滤设备, 在压力为 2 x 1 0 5 P a 、温度 8 0 ℃、 搅拌速度为 2 0 0 r / mi n情况下, C OD去除率可达 8 7 . 5 % 。
2 . 3高级氧化技术处理
近年来,高级氧化技术在处理难降解有毒 有害废水中得到了成功的应用。它是通过双氧 水的光解、T i O2 的光催化、臭氧的光解等方法 产生 OH 自由基,从而诱导并激发了氧化反应 的进行。根据雷乐成等研究,F e n t o n氧化,尤 其是在紫外和可见光辐射下的光助F e n t o n氧化 技术处理难降解的P V A高分子退浆废水, 氧化 效率有极大提高。在低浓度亚铁离子、理论双 氧水加入、中压紫外和可见光汞灯的辐射、反 应时间0 . 5 h , 溶解性有机碳去除率达9 0 以上。
2 . 4 P V A退浆废水的盐析回收法l 4 J
随着经纱上浆浆料的发展,合成浆料聚乙 烯醇日益增加, 纺织废水的可生化性大大降低, 传统的工艺效果不佳。因此,首先分流回收难 降解成分是必要的。聚乙烯醇( P VA) 具有 1 ,3 一 已二醇结构,它属于非离子型聚合物,不能 用一般所采用的产生电荷的凝聚剂进行凝聚沉 淀,但它的水溶液会由于受到盐析作用而增稠 2 0 0 9年第 6期 钱建栋:含聚乙烯醇浆料印染废水的处理方法 3 变浓。退浆废水中的P VA呈溶解态,其分子较 大,性质类似于亲水胶体。
当盐类的浓度足够大,盐离子可以产生很 强的水合能力,借助于其 自身的极性作用,将 大量的水分吸附到自己的周围,从而导致 P VA 发生脱水沉淀,这是盐析作用。通常在P VA水 溶液中加入的凝结剂是由盐析剂和胶凝剂构 成,盐析剂通常是元素周期表中第 1或第 1 I 族 金属元素的无机盐,硫酸钠是一种较为经济有 效的盐析剂。但是若只用 Na 2 S O4 回收 P VA, 其用量很大,药剂费较高,因此不能单纯采用 Na 2 S O4 进行凝聚回收。经实验发现, P VA是 多元醇, 硼砂可以在 P VA大分子问产生双二醇
型结构,形成立体交联,其胶凝作用较大 】 。
反应式如下:
根据闰德顺、刘三学等研究,使用硫酸钠 1 2 g / L,硼砂 1 . 2 g / L,反应时间 1 5 mi n ,反应温 度 3 O ℃,溶液p H为 8 . 5 ~9 . 5 ,当P V A浓度较 高 ( 达到 1 0 g / L)时,P V A回收率>9 2 . 5 。 在相同条件下,加入 1 . 2 g / L的助凝剂,硫酸钠 用量减少了 5 0 %,而处理效果并没有降低,出 水中二价盐类的浓度降低了,有利于后续生化 处理。同济大学徐竞成等人对盐析法回收的 P V A进行再利用研究,东华大学早在上世纪九 十年代初就成功采用超滤浓缩盐析法处理含 P V A退浆废水,回收液可用于经纱上浆,二价 盐类浓度较大的可作民用粘合剂、信封、邮票 等的粘贴用。
H + 一 嚣 / / O 一 - - H C ; ~ " c H H 2 N a 2 B 4 0 7 / - / c
H。 c/ cH— oH + 2 o — H2 c 一 B、 , CH \ 一洲 一。 一 ≥
因此,对于浓度较高的退浆废水,可直接 用盐析法进行回收,而对于浓度较低的,可先 采用其他方法进行浓缩, 再用盐析法回收工艺, 有利于后续的生化处理,具有较好的经济效益 和环境效益。
3 结论
( 1 )P VA 虽有环境问题,但它的上浆性 能使它还会有一定的市场,尤其是对棉混纺织 物,在某些领域内还有增加的趋势。
( 2 )生化法处理 P VA废水,降解耗时长, 处理效果差;膜法虽操作简便,耗能低,但膜 污染严重,进 口膜组件价格昂贵;高级氧化技 术的运行成本太高,很难在工业上推广使用。 采用盐析回收法虽可使资源合理利用,但盐析 后,水中由于盐类含量很高,进入生物处理构 筑物时,会导致微生物细胞脱水,生物活性下 降,甚至完全丧失,生物膜大块脱落,盐析水 不可单独进行生物处理,需先采取措施降低盐 类浓度。
( 3 )从清洁生产的角度来看,应在生产工 艺中尽可能提高原材料的利用率,消除和减少 高浓度 P V A废水的排放。例如:在管理上要杜 绝管道阀门的跑、滴、漏,消除原料在车间过 道上的散落;废水设专门管线,实行浓淡废水 分流, 对高浓度的P V A废水单独收集处理后回 用,从而减少废水排放量及浓度,降低处理的 成本。清洁生产也是环境发展的必然趋势。作者: Cup_TeA 时间: 2013-8-13 05:39
真好。。。。。。。。。 作者: taolong 时间: 2013-9-10 15:31
感觉好像在哪里看过了,汗~ 作者: wangb 时间: 2013-11-16 13:01
不错不错.,..我喜欢 作者: wucnaiai 时间: 2014-5-18 14:20
有空一起交流一下作者: 蜜糖 时间: 2014-10-19 13:42
回复一下作者: 狼狼 时间: 2015-4-16 20:58
25环保,顶一个