一种利用特种陶瓷膜分离集成技术处理茜素红废水的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用特种陶瓷膜分离集成技术处理茜素红废水的方法，包括以下步骤：1)、将茜素红废水的pH调节为pH＝9～14；2)、用荷电改性陶瓷纳滤膜组件循环过滤步骤1)所得废水，至滤液中茜素红浓度达到10mg/L以下，回收浓液中的茜素红；3)、将步骤2)荷电改性陶瓷纳滤膜组件循环过滤产生的滤液用催化功能陶瓷膜组件在臭氧的氧化作用下进行循环降解，至茜素红的浓度降至0.5mg/L以下。上述方法利用陶瓷膜改性后的荷电性能以及载有催化剂的催化功能，结合臭氧氧化技术，在碱性条件下彻底回收降解了茜素红色素，既回收了绝大部分的茜素红色素，提高了回收的经济效益，又彻底降解了残余的色素，避免了有毒色素对环境的伤害。避免了有毒色素对环境的伤害。避免了有毒色素对环境的伤害。

【技术实现步骤摘要】
一种利用特种陶瓷膜分离集成技术处理茜素红废水的方法


[0001]本专利技术涉及一种利用特种陶瓷膜分离集成技术处理茜素红废水的方法，属于废水处理


技术介绍

[0002]茜素红是一种蒽醌类染料，具有水溶性好和稳定性高的特点，被广泛地应用于化工染料和酸碱指示剂、吸附指示剂、生物和金属着色剂等领域。在纺织工业中，用茜素红染料染色时，大约有10～15％染料进入到水体中，而成为染料废水。由于茜素红颜色深、毒性大、COD含量高，传统的生化处理方法很难使其降解，又因为它比较稳定，一般的氧化方法降解效率都比较低。因此，对此类废水的处理研究一直在探索中。
[0003]现有的方法大部分都集中在高级氧化法上。如申请号为201910233553.4的专利公开了一种采用强电离放电技术处理茜素红废水的方法，其原理就是氧气在高压强电场作用下，被电离成臭氧、
·
O、O
2+
、O2‑
等活性粒子，再进一步被氧化成高活性的
·
OH，将水中的有机物无选择性地氧化。该方法降解效率高，可达到95％的降解率，速度也快。但该方法只能针对于浓度低的茜素红废水(50mg/L以下)，而且将有回收价值的染料全部氧化为水和CO2。
[0004]陶瓷膜分离技术以其高精度、高效率、高强度、耐酸碱等优势已被广泛地应用于工业水处理中，尤其难以生物降解的特殊性质的废水。黄欣等人采用自制的氧化钛陶瓷膜在pH＝3的条件下对茜素红废水进行了过滤，结果对茜素红色素的截留率为99.1％。这种方法虽然简单有效，色素截留率比较高，但只能对浓度较低的废水(100mg/L以下)可以达到排放或回用的效果，对于浓度较高的染料废水，还不能彻底去除。且所用膜缺少工业化可行性。
[0005]为了彻底解决茜素红废水的处理问题，同时也为了降低处理成本，增加回收效益，使得该方法更容易工业化，本专利技术提出了一种膜分离集成技术处理茜素红废水的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种利用特种陶瓷膜分离集成技术处理茜素红废水的方法，本申请本着提高效率、降低处理成本、彻底处理茜素红废水的目的，将荷电陶瓷膜分离技术和催化陶瓷膜分离技术有机集成起来，在充分回收茜素红色素后，在臭氧的氧化作用下将残余茜素红色素全部彻底降解，既回收了有价值的染料色素，降低了运行成本，又处理了有毒、难降解的茜素红废水，具有极大的经济性和环保意义，便于工业化放大处理。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0008]一种利用特种陶瓷膜分离集成技术处理茜素红废水的方法，包括以下步骤：
[0009]1)、将茜素红废水的pH调节为pH＝9～14；
[0010]2)、用荷电改性陶瓷纳滤膜组件循环过滤步骤1)所得废水，至滤液中茜素红浓度达到10mg/L以下，回收浓液中的茜素红；
[0011]3)、将步骤2)荷电改性陶瓷纳滤膜组件循环过滤产生的滤液用催化功能陶瓷膜组件在臭氧的氧化作用下进行循环降解，至茜素红的浓度降至0.5mg/L以下。
[0012]上述方法将荷电陶瓷膜分离技术、催化陶瓷膜分离以及臭氧氧化技术集成在一起处理茜素红废水，可以处理高浓度的茜素红废水(对茜素红废水的浓度上限不作要求)，同时可充分回收废水中的茜素红色素，提高了资源的利用率，且处理后的废水可达标排放，具有重大的经济性和环保意义，便于工业化推广。
[0013]为了提高茜素红的回收率和废水中残留茜素红的降解率，步骤1)中，用氢氧化钠调节茜素红废水的pH；将茜素红废水的pH调节为pH＝12～14。
[0014]为了提高茜素红的回收率，步骤2)中，荷电改性陶瓷膜纳滤膜采用带有负电荷基团的羧酸或羧酸衍生物改性而成。将陶瓷膜纳滤膜在质量浓度为5～10％的羧酸或羧酸衍生物中，充分浸泡(12～18h)，然后在室温下自然晾干，即完成改性，得到荷电改性陶瓷膜纳滤膜。
[0015]进一步优选，荷电改性陶瓷膜纳滤膜采用丙二酸，富马酸、磺基丙氨酸或对羟基苯甲酸等改性而成。
[0016]为了滤除较大杂质及对陶瓷膜安全保护，上述步骤2)中，将步骤1)所得废水先经预过滤器过滤，再输送到荷电改性陶瓷纳滤膜组件中进行循环过滤。
[0017]为了兼顾处理效率及陶瓷纳滤膜组件的使用寿命，荷电改性陶瓷纳滤膜由氧化铝、氧化锆、氧化钛或碳化硅等陶瓷材料制成，荷电改性陶瓷纳滤膜的孔径为1～10nm，孔隙率为30～50％，过滤压力为0.05～0.5MPa，膜面流速为2～4m/s。
[0018]上述步骤2)中，荷电改性陶瓷纳滤膜的孔径优选为1～5nm，过滤压力优选为0.1～0.2MPa。
[0019]本申请截留率的计算公式为：R＝(1
‑
C1/C0)
×
100％，R为截留率，C1为透过液浓度，C0为浓液浓度。
[0020]为了彻底处理茜素红废水，步骤3)中，臭氧的用量为100～1000mg/h，优选为200～600mg/h，氧化时间为40～90min。
[0021]为了提高臭氧的催化氧化效率，将臭氧通过催化功能陶瓷膜组件下渗透侧出口加入，利用催化功能陶瓷膜的微孔和孔径分布均匀性，使得臭氧以微气泡的形式均匀分布在废水中，从而提高催化氧化色素废水的效率。
[0022]为了兼顾降解效率及陶瓷纳滤膜组件的使用寿命，催化功能陶瓷膜组件里装有催化功能的陶瓷膜，其基本材质为氧化铝、氧化锆、氧化钛或碳化硅等，催化功能陶瓷膜的孔隙率为37～50％，催化功能陶瓷膜上负载有氧化铁或氧化锰等催化剂，负载量(质量)占膜层质量的2～5％。
[0023]为了提高废水处理效果，上述步骤3)中，氧化反应期间，打开功能陶瓷膜组件下渗透侧阀门，让臭氧进入，关闭催化功能陶瓷膜组件上渗透侧出口，含残余茜素红的废水在陶瓷膜浓缩侧循环流动，膜面流速为2～4m/s，直至茜素红的浓度降至0.5mg/L以下，没有色度为止，打开关闭着的上渗透侧阀门，排出处理后的水。
[0024]一种用于茜素红废水处理的特种陶瓷膜分离集成装置，包括废水循环罐、废水循环泵、预过滤器、荷电改性陶瓷纳滤膜组件、滤液罐、催化陶瓷膜循环泵和催化功能陶瓷膜组件；
[0025]荷电改性陶瓷纳滤膜组件的浓液出口、废水循环罐、废水循环泵、预过滤器和荷电改性陶瓷纳滤膜组件的进口依次连通、形成循环；
[0026]荷电改性陶瓷纳滤膜组件的滤液出口与滤液罐连通；
[0027]催化功能陶瓷膜组件的浓液出口、滤液罐、催化陶瓷膜循环泵和催化功能陶瓷膜组件的进口依次连通、形成循环。
[0028]催化功能陶瓷膜下渗透侧出口接臭氧入口。
[0029]上述专利技术利用陶瓷膜改性后的荷电性能以及载有催化剂的催化功能，结合臭氧氧化技术，在碱性条件下彻底回收降解了茜素红色素，既回收了绝大部分的茜素红色素，提高了回收的经济效益，又彻底降解了残余的色素，避免了有毒色素对环境的伤害。
[0030]本专利技术未提及的技术均参照现有技术。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用特种陶瓷膜分离集成技术处理茜素红废水的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)、将茜素红废水的pH调节为pH＝9～14；2)、用荷电改性陶瓷纳滤膜组件循环过滤步骤1)所得废水，至滤液中茜素红浓度达到10mg/L以下，回收浓液中的茜素红；3)、将步骤2)荷电改性陶瓷纳滤膜组件循环过滤产生的滤液用催化功能陶瓷膜组件在臭氧的氧化作用下进行循环降解，至茜素红的浓度降至0.5mg/L以下。2.根据权利要求1所述的利用特种陶瓷膜分离集成技术处理茜素红废水的方法，其特征在于：步骤1)中，用氢氧化钠调节茜素红废水的pH；将茜素红废水的pH调节为pH＝12～14。3.根据权利要求1或2所述的利用特种陶瓷膜分离集成技术处理茜素红废水的方法，其特征在于：步骤2)中，荷电改性陶瓷膜纳滤膜采用带有负电荷基团的羧酸或其衍生物改性而成。4.根据权利要求3所述的利用特种陶瓷膜分离集成技术处理茜素红废水的方法，其特征在于：步骤2)中，荷电改性陶瓷膜纳滤膜采用丙二酸，富马酸、磺基丙氨酸或对羟基苯甲酸改性而成。5.根据权利要求1或2所述的利用特种陶瓷膜分离集成技术处理茜素红废水的方法，其特征在于：步骤2)中，将步骤1)所得废水先经预过滤器过滤，再输送到荷电改性陶瓷纳滤膜组件中进行循环过滤；荷电改性陶瓷纳滤膜由氧化铝、氧化锆、氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志高，唐礼升，杨邵贵，吕安健，程晋伟，丁涓，周硕花，
申请(专利权)人：南京师范大学南京钛净流体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：