LAS陰離子表面活性劑及其處理工藝

1、陰離子表面活性劑處理目前我國(guó)生產(chǎn)的表面活性劑多屬于陰離子表面活性劑，以直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS為主。表面活性劑廢水的來(lái)源很多，LAS除用于洗滌用品外，也廣泛用于制革、紡織等工業(yè)的洗滌和脫脂。因此，家庭廚房廢水、酒店賓館廢水、洗衣房廢水中均含有LAS洗滌、化工、紡織等行業(yè)也產(chǎn)生大量含LAS的廢水；LAS生產(chǎn)廠也排放大量表面活性劑廢水。1表面活性劑廢水的特點(diǎn)(1)表面活性劑廢水成分復(fù)雜，廢水中除了含有表面活性劑和其乳化攜帶的膠體污染物外，還含有助劑、漂白劑和油類物質(zhì)等；廢水中的LAS以分散和膠粒表面吸附兩種形式存在。2)表面活性劑廢水一般呈弱堿性，pH約8-11;但是部分LAS生產(chǎn)廢水的pH為4-

2、6,呈酸性；餐飲廢水、洗浴廢水和洗衣廢水的LAS質(zhì)量濃度一般為1-10mg/L,而LAS生產(chǎn)廢水的質(zhì)量濃度一般為200mg/L左右；CODcr差異也很大，從100-10000mg/L甚至達(dá)10的5次方mg/L。(3)廢水中的表面活性劑會(huì)造成水體起泡、產(chǎn)生毒性，且表面活性劑在水中起泡會(huì)降低水中的復(fù)氧速率和充氧程度，使水質(zhì)變壞，影響水生生物的生存，使水體自凈受阻。此外它還能乳化水體中其他的污染物質(zhì)，增大污染物質(zhì)的濃度，造成間接污染。2表面活性劑廢水對(duì)環(huán)境的危害LAS屬于生物難降解物質(zhì)，它的廣泛使用，不可避免地對(duì)水環(huán)境造成了污染，在我國(guó)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)中把它列為第二類污染物質(zhì)。表面活性劑被使用后最終大部分形

3、成乳化膠體狀物質(zhì)隨著廢水排入自然界，其首要污染物L(fēng)AS進(jìn)入水體后，與其他污染物結(jié)合在一起形成具有一定分散性的膠體顆粒，對(duì)工業(yè)廢水和生活污水的物化、生化特性都有很大影響。陰離子表面活性劑具有抑制和殺死微生物的作用，而且還抑制其他有毒物質(zhì)的降解，同時(shí)表面活性劑在水中起泡而降低水中復(fù)氧速率和充氧程度，使水質(zhì)變壞，若不經(jīng)處理直接排入水體，將造成湖泊、河流等水體的富營(yíng)養(yǎng)化問題；LAS還能乳化水體中其他的污染物質(zhì)，增大污染物質(zhì)的濃度，提高其他污染物質(zhì)的毒性，而造成間接污染。止匕外，相當(dāng)一部分表面活性劑使用后直接被遺棄到水環(huán)境系統(tǒng)中，嚴(yán)重影響了周圍生態(tài)系統(tǒng)的平衡發(fā)展；由此，表面活性劑生產(chǎn)廢水及廚房廢水、洗浴

4、廢水、洗衣廢水等含LAS的廢水，對(duì)動(dòng)植物和人體慢性毒害作用較大。表面活性劑廢水對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的相關(guān)研究已經(jīng)有很多。如陳欽耀等采用多刺裸腹蚤對(duì)LAS和5種洗衣粉的毒性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，LAS和5種洗衣粉能夠抑制多刺裸腹蚤的運(yùn)動(dòng)，并且造成蚤類的大量死亡。馬德濱在表面活性劑對(duì)輪蟲及人皮膚的毒性研究中得出結(jié)論：廢水中表面活性劑質(zhì)量濃度28.0mg/L時(shí)，對(duì)輪蟲的生存有很大1的影響，廢水中的LAS成分對(duì)人手的皮膚傷害較嚴(yán)重，會(huì)造成多種皮膚疾病。來(lái)自日本報(bào)道的皮膚損傷180例報(bào)告中，洗滌劑占27.8%,其比率7年來(lái)持續(xù)增加。李澧等在表面活性劑對(duì)小麥吸收多環(huán)芳炫(PAHs的影響研究中發(fā)現(xiàn)，在一定條件下吸

5、收PAHs的量受表面活性劑濃度影響顯著。潘根興在表面活性劑對(duì)土壤環(huán)境理化性狀和生物活性影響的研究中，發(fā)現(xiàn)表面活性劑顯著地影響土壤溶液的性質(zhì)，能降低土壤環(huán)境對(duì)苯酚的吸附量，但對(duì)重金屬離子的吸附無(wú)明顯效應(yīng)。3表面活性劑廢水處理技術(shù)3.1 物理法物理法主要有沉淀、過濾、泡沫分離等方法。沉淀、過濾主要用于水的預(yù)處理或在混凝分離等處理后使用，大部分表面活性劑廢水的處理都采用了沉淀、過濾法。泡沫分離法是在含有表面活性劑的廢水中通入空氣而產(chǎn)生大量氣泡，使廢水中的污染物吸附于氣泡表面而形成泡沫，浮上后對(duì)泡沫進(jìn)行分離的方法，此法廣泛用于對(duì)合成洗滌劑成分的去除。此法對(duì)LAS的去除率取決于物理因素、化學(xué)因素、分離速

6、度、濃縮率等。傅斯賢等采用泡沫分離法處理表面活性劑廢水，采用微孔管布?xì)?，氣水比?:1到9:1時(shí)，LAS平均去除率達(dá)到90%左右。泡沫分離法具有操作簡(jiǎn)單、耗能低，尤其是適用于較低濃度情況下的分離等優(yōu)點(diǎn)，但泡沫分離法對(duì)表面活性劑廢水的CODcr的去除率不高，尤其是對(duì)于高濃度廢水處理效果更低，因此需要與其他方法聯(lián)合使用，如泡沫分離-混凝法、泡沫分離-生物接觸氧化法等。3.2 化學(xué)法3.2.1 混凝處理法常用于表面活性劑廢水處理的混凝劑有鐵鹽、鋁鹽及有機(jī)聚合物類?；炷磻?yīng)不僅能去除廢水中膠體顆粒和吸附在膠體表面上的LAS,還可與溶解在水相中的LAS形成難溶性的沉淀。祁夢(mèng)蘭提出用聚合硫酸鐵作混凝劑，處

7、理CODcr<1000mg/L的低濃度表面活性劑廢水，處理后的出水達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)CODcr>1000mg/L的高濃度表面活性劑廢水，用聚合硫酸鐵混凝處理后，再經(jīng)中和和泡沫分離處理，處理后出水可達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。陳潔等對(duì)撫順醇醍化學(xué)廠的陰離子表面活性劑廢水用混凝法進(jìn)行處理，使得LAS去除率大大地提高，保證了原系統(tǒng)的正常運(yùn)行。揚(yáng)維等采用微電解-混凝沉淀法處理合成洗滌劑廢水，得出鐵炭量比為1:1pH為4,接觸時(shí)間為30-40min及混凝沉淀1h時(shí)處理效果較好，處理后水中的LASCODcr和pH指標(biāo)達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。梁延周等對(duì)洗滌劑廢水中的陰離子表面活性劑LAS采用混凝沉淀水解酸化接

8、觸氧化工藝，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明LAS去除率>50%,此法可有效地去除廢水中的LAS出水穩(wěn)定并達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。綜上所述混凝處理法處理合成洗滌劑廢水效果理想、成本低、易操作，但并沒有徹底地使污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)，產(chǎn)生大量廢渣與污泥，造成二次污2染。3.2.2 吸附法常用的吸附劑主要包括活性炭、吸附樹脂、硅藻土、高嶺土等。常溫下對(duì)表面活性劑廢水用活性炭法處理效果較好，活性炭對(duì)LAS的吸附容量可達(dá)到55.8mg/g,活性炭吸附符合Freundlich公式。但活性炭再生能耗大，且再生后吸附能力亦有不同程度的降低，因而限制了其應(yīng)用。天然的粘土礦物類吸附劑貨源充足、價(jià)廉，應(yīng)用較多。為了提高吸附容量和吸附速率

9、，對(duì)這類吸附劑研究的重點(diǎn)在于吸附性能、加工條件的改善和表面改性等方面。另有報(bào)道用硼砂生產(chǎn)過程中排放的硼砂廢渣（俗稱硼泥）來(lái)處理表面活性劑廢水；也有用吸附樹脂處理表面活性劑廢水，具優(yōu)點(diǎn)是吸附速度快、穩(wěn)定性好、再生容易，主要缺點(diǎn)是預(yù)處理較繁瑣，一次性投資大。3.2.3催化氧化法催化氧化法是對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)氧化法的改進(jìn)與強(qiáng)化。常用的Fenton處理法就是催化氧化法的一種，屬均相氧化法。王效承等用多相催化氧化法處理CODcr為840mg/L,LAS為360mg/L的廢水，反應(yīng)器為流化床，內(nèi)裝粒狀活性炭載體，以NaClO為氧化劑，不加催化劑時(shí)，NaClO對(duì)LAS幾乎沒有去除效果；加入Ni2O3等催化劑后，載體

10、表面吸附了水中LAS催化劑和氧化劑，反應(yīng)加快。反應(yīng)后CODcr去除:率為84.8%,LAS去除率為88.3%;去除率隨反應(yīng)溫度升高而降低，而pH的變化對(duì)去除率基本沒有影響。Mantzavinos以表面活性劑質(zhì)量濃度為1000mg/L左右的廢水為對(duì)象，研究了濕式催化氧化對(duì)有氧生物降解性的影響，實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)溫度為473K,氧化分壓為1.3MPa,且停留時(shí)間在40-390min,持續(xù)的氧化反應(yīng)時(shí)間120min時(shí)，表面活性劑比較容易分解成相對(duì)短鏈的分子，從而使表面活性劑的活性降低子。具研究結(jié)果還顯示濕式氧化法與生物法聯(lián)合使用比單獨(dú)使用化學(xué)氧化法或生物法效率低。光催化氧化是在光與催化劑的作用下，利用

11、反應(yīng)過程中產(chǎn)生的HO等自由基離子來(lái)氧化分解LAS的。可采用高壓汞燈為光源，銳鈦型TiO2為催化劑，懸浮在廢水中，反應(yīng)50min,LAS的去除率90%,分解速度隨溶液中pH的上升而增大。TiO2催化劑價(jià)格較高，如對(duì)TiO2催化劑進(jìn)行摻雜以減少其能帶寬度或研究使用帶隙能較小的半導(dǎo)體催化劑，則可大大降低設(shè)備投資和運(yùn)行成本。多相催化氧化法和光催化氧化法都可以徹底地將LAS分解為CO2和H2O,消除了二次污染。劉怡等以十二烷基苯磺酸鈉和十二烷基磺酸鈉為研究對(duì)象，利用紫外光譜、紅外光譜和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用等儀器分析和化學(xué)分析的方法進(jìn)行研究，結(jié)果表明，在羥基自由基（HO）的氧化分解作用下，最終均轉(zhuǎn)化為CO2,

12、H2O和（SO4）2p胡將軍等對(duì)光催化氧化法處理有機(jī)廢水的可行性進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，光催化氧化可降解表面活性劑類難降解的有機(jī)物，反應(yīng)120min,CODcr去除率50%朱靜平等研究3了三聚磷酸鈉（STP限度變化和溫度變化條件下，對(duì)水中LAS光催化氧化降解的影響，并根據(jù)動(dòng)力學(xué)研究的結(jié)果，充分說明了STP限度和溫度影響LAS光催化氧化降解過程的原因。岳林海等研究了用半導(dǎo)體負(fù)荷體系對(duì)表面活性劑廢水進(jìn)行降解，脫色率達(dá)到100%,CODcr去除率80%。Arana等利用TiO2和活性炭的混合物（AC-TiO2祚為催化劑處理含表面活性劑廢水，LAS的去除率80%,CODcr去除率85%,但是由于活性

13、炭?jī)r(jià)格昂貴，因此該法不適于大量推廣應(yīng)用。3.3生物法表面活性劑廢水利用生物法處理，效果比較理想。例如用生物接觸氧化法處理合成洗滌劑廢水，經(jīng)掛膜馴化培養(yǎng)后，對(duì)LAS的去除率可保持93%,最高為98.7%,CODcr平均去除率為82%LA夠曝氣處理時(shí)易產(chǎn)生大量的泡沫，影響氧傳遞效率，因此在好氧處理前，需運(yùn)用其他方法進(jìn)行預(yù)處理。有用厭氧反應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，此時(shí)厭氧反應(yīng)停留在第1階段，即水解反應(yīng)階段，然后再進(jìn)行好氧處理。厭氧階段CODcrLAS去除率分別可達(dá)到36%55%,好氧階段CODcr去除率可達(dá)86%,出水CODcr110mg/LLAS10mg/L謝雄飛等介紹了混凝水解酸化生物接觸氧化工藝在處理表面

14、活性劑廢水中的應(yīng)用，在進(jìn)水平均CODcr為1056mg/L,LAS為56.6mg/L時(shí)，出水CODcr;LAS的平均值分別為95.4mg/L和3.74mg/L,;平均去除率分別為91.0%口93.4%。Moreno采用氧化塘處理法對(duì)表面活性劑廢水進(jìn)行處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，BOD5去除率接近90%,LAS去除率97%,其中氧化塘處理效率最大，占總處理率的83%以上?；钚晕勰喾ㄌ幚肀砻婊钚詣U水具有效率高的特點(diǎn)，使用廣泛，尤其是在大型城市污水處理系統(tǒng)中使用較多。Beltran等利用活性污泥法對(duì)表面活性劑廢水進(jìn)行了處理，得出表面活性劑和生活廢水中LAS的降解反應(yīng)是一級(jí)，且其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)分別是1.28

15、-1和1.15h-1。Verge研究了用活性污泥法處理表面活性劑廢水，探討了廢水中LASAS,AES等的毒性對(duì)廢水處理的影響，得出LAS比AS和AES有更大的負(fù)面影響。因此必須在生物處理前對(duì)該廢水進(jìn)行處理。鄭建軍等通過實(shí)驗(yàn)證明了間歇式活性污泥法處理表面活性劑廢水是可行的，有吸附和生化降解兩個(gè)階段。吸附階段在5h以內(nèi)就可以完成，而污染物的生化降解階段則耗時(shí)很長(zhǎng)，需20h才能使LAS從190-440mg/L,降低到5.0mg/L。Cavalli等利用高性能液體色譜技術(shù)，對(duì)以活性污泥法為主要方法的廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行了研究，得出在系統(tǒng)達(dá)到了穩(wěn)定的物質(zhì)平衡時(shí)，表面活性劑的降解率接近85%GarciaMT研

16、究了污水處理廠的活性污泥對(duì)表面活性劑的吸附作用，研究發(fā)現(xiàn)活性污泥對(duì)表面活性劑吸附作用隨著LAS中烷基鏈長(zhǎng)度的增加而加強(qiáng)；還得出水的硬度明顯增強(qiáng)了污泥中LAS的吸附作用，而且可以促進(jìn)在高表4面活性劑濃度和鈣濃度的條件下的協(xié)同吸附作用的結(jié)論。Prats研究了在活性污泥法廢水處理廠中LAS和非離子表面活性劑的處理。實(shí)驗(yàn)得出，穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下LAS的去除率90%。用厭氧法對(duì)表面活性劑廢水進(jìn)行處理也是一種有效方法，呂錫武等對(duì)厭氧附著膜膨脹床處理表面活性劑廢水的研究結(jié)果表明；對(duì)CODcr為700mg/L左右的模擬廢水，采用中溫條件（35C）下的厭氧附著膜膨脹床處理，當(dāng)HRT32h容積負(fù)荷CODcr為0.52

17、3kg/（m3.d）時(shí)，廢水CODcr去除率80%。張建民等針對(duì)高乳化的表面活性劑廢水的特點(diǎn)，進(jìn)行了用厭氧-好氧法處理廢水的試驗(yàn)研究。結(jié)果表明在常溫常壓下，當(dāng)進(jìn)水CODcr為500-1000mg/L,HRT為48h時(shí)，厭氧段CODcr去除率達(dá)50%&右，而系統(tǒng)CODcr總?cè)コ士蛇_(dá)80%-90%,出水CODc匕120mg/L達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。生物法可直接處理偏堿性的表面活性劑廢水，設(shè)備簡(jiǎn)單，處理能力大，出水的pH符合排放要求，因而在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用。實(shí)際應(yīng)用時(shí)一般需要輔助以其他處理技術(shù)以得到更好的處理效果。如陳衛(wèi)國(guó)等在表面活性劑廢水絮凝床預(yù)處理技術(shù)（CFB的實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上；配以簡(jiǎn)

18、單的SBR生化法處理，為表面活性劑廢水治理開辟了一條新的途徑。3.4其他處理法除了上述方法外，在處理該類廢水中使用較多的是微電解法。楊維等采用微電解-混凝沉淀法處理表面活性劑廢水，考察了鐵炭比、pH、接觸時(shí)間及混凝沉淀對(duì)處理效果的影響，處理后水中的LASCODc環(huán)口pH三項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。該方法具有處理效果好、流程短、投資少、處理成本低等特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。劉振宇等利用微電解反應(yīng)器對(duì)LAS溶液、洗浴廢水和采油廢水進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，表明AS廢水的最佳處理電壓20V,停留時(shí)間60-90min,CODcr;LAS的去除率65%處理電耗受原水電導(dǎo)率影響很大。微電解法適用于難降解的工業(yè)廢水的預(yù)處理，但是此法電耗大，且水解加劇時(shí)導(dǎo)致大量氣泡的生成，影響電解去除率。4表面活性劑廢水處理技術(shù)的討論與建議