我国是印染大国，2006年底，全国印染布年产量达到400亿米，超过世界总量的30%。纺织印染废水居全国工业部门废水排放量的第六位，COD排放量的第四位，是我国重点污染行业。同时，印染废水回用率低，水资源消耗大，已成为行业可持续发展的瓶颈[1]。 印染废水主要包括：退浆废水、煮练废水、漂白废 水、丝光废水、染色废水、涂料印花废水和碱减量废水等[2]。其中，染色废水水量较大，水质随染料的不同而不同，含有染料、无机盐、浆料和表面活性剂等，一般呈碱性，色度高，COD比BOD高很多，可生化性差，属于难降解的有机废水，如能将染色废水处理后回用于生产，对于实现印染行业的清洁生产、减轻污染、节约水资源等均具有重要的意义[3-4]。

    目前染色废水处理的技术很多，如传统的吸附、絮凝技术[5-6]等，以及近几年发展起来的深度氧化技术 和膜处理废水技术，其中膜处理废水技术因其对杂质的去除效率高，产水水质好，避免二次污染，可靠性高，运行简易，已逐渐受到人们的青睐和重视。对于不溶性的分散染料、还原染料等，可以根据染料分子的大小选择微滤（MF）或超滤（UF）技术将其中的染料去除，而水和盐透过膜，实现了对染色废水的处理；而对于水溶性的染料如活性染料、直接染料等则需要选用纳滤 （NF）或反渗透（RO）膜来处理染色废水[7-10]。研究解决反渗透在染色废水深度处理与回用中的预处理方法、工艺控制参数和膜污染预防及清洗等关键技术问题，对染色废水回用具有十分重要的应用价值[8]，本文重点研究工艺参数对反渗透膜处理活性染料染色废水的性能的影响。

    1.试验部分

    1.1反渗透膜

    本试验采用的反渗透膜是由杭州北斗星膜制品有限公司提供的聚酰胺复合膜，具体的性能参数如表1所示。

    1.2染色废水

    试验所用的染色废水取自浙江某印染厂，废水主要含有活性染料（活性蓝MB-R）、无机盐（NaCl）和少量的染色助剂；其中活性蓝MB-R的含量约为 0.2 g·L-1、无机盐（NaCl）浓度约为8 g·L-1。活性蓝MB-R的化学结构式如图1所示，分子量为911，最大吸收波长为605 nm。在对实际染色废水进行反渗透膜法深度处理前，并采用1.0μm的微滤膜对废水进行预过滤，以去除机械性杂质和其他悬浮物质。

    1.3反渗透试验装置

    本试验所用反渗透试验装置如图2所示，染色废水原液通过高压泵注入反渗透膜分离池，在压力驱动下水分子、小分子物质及少量无机盐等透过反渗透膜，而染料、染色助剂、大分子有机物及几乎所有的无机盐将被反渗透膜截留，对透过液进行检测和计算，考察膜性能，被截留物质随浓缩液回到料罐内，如此循环，实现对染色废水的处理和浓缩。在试验过程中，通过调节旁路阀和分离池流道高度可实现对膜面流速的调节和控制，通过调节旁路阀和浓水阀可实现对跨膜压差的调节和控制，而进液的pH则可通过添加盐酸或氢氧化钠来调节和控制，废水温度控制在25±2℃。

    1.4测试和计算

    本试验的主要评价参数是反渗透膜对无机盐的截留率R、反渗透膜对废水的脱色率D和反渗透的渗透通量F。

    1.4.1盐截留率的测定

    在本研究中，由于废水中无机盐的含量较高，而染料及其他组份的含量相对较小，其对废水电导率贡献可以忽略不计，废水的电导主要是有无机盐所 引起的。因而，采用DDS-11A型电导率仪测量废水及渗透液的电导率，通过NaCl水溶液的浓度与电导率的标准曲线，可得到废水及渗透液中盐的浓度。按下式计算盐的截留率：

    R（%）=（Co-Cp）/Co×100%

    式中：Co为进料废水中盐的浓度；Cp为反渗透 透过液中盐的浓度。

    1.4.2脱色率的测定

    使用分光光度计在染料的最大吸收波长处测定反渗透进料废水和渗透液的吸光度,并按下式计算脱色率：

    D（%）=（A0-A）/A0×100%

    式中：A0为染料废水溶液的吸光度；A为反渗 透渗透液的吸光度。

    1.4.3膜渗透通量的测定

    膜通量由透过液时间和体积计算得出：

    F=J/（A·T）

    式中：J为透过液体积，L；A为膜有效面积，m2； T为时间，h。

    2.结果与讨论

    2.1反渗透膜法染色废水处理效果

    反渗透技术是近20年来发展起来的膜技术，已被 广泛地用于水质除盐和污水治理等方面。反渗透能从印染废水中去除离子或比离子更大的物质，经反渗透出水能达到无色和低盐度。表2所示为跨膜压差为2.0 MPa、膜面流速为1.8 m·s-1、温度为25℃、废水pH为 8.5时，反渗透复合膜对染色废水的处理效果。图3给出了反渗透膜法染色废水处理过程中膜渗透通量随时间的变化情况。

    试验结果表明，反渗透膜对活性染料MB-R染色废水的脱色率接近100%，反渗透渗透液几乎为无色透明；反渗透膜对废水中无机盐的截留率大于98%，渗透液中无机盐含量小于200 mg·L-1；废水经反渗透处理后得到的无色渗透液完全可回用于染色工艺。

    反渗透膜的渗透通量随分离时间下降，初期下降速率较快，当运行时间超过150 min后，膜的渗透 通量趋于平衡，反渗透膜的平衡渗透通量明显低于膜的纯水渗透通量。膜渗透通量下降的主要原因是染料等有机物质在膜表面吸附引起的膜污染及无机盐截留与浓差极化所引起的渗透压。

    2.2膜面流速对膜性能的影响

    表3给出了跨膜压差为2.0 MPa、温度为24℃、 废水pH为8.5时，不同膜面流速下，反渗透复合膜对染色废水的处理效果。图4给出了不同膜面流速下， 染色废水处理过程中渗透通量随时间的变化情况。

    试验结果表明，膜面流速对反渗透膜的渗透通量影响较大，而对脱色率、无机盐截留率几乎不影响；随着膜面流速的增大，渗透通量的下降速率趋缓，平衡渗透通量增大，这主要是由于膜面流速的提高，可有效减轻膜面污染和减弱膜表面浓差极化。而当膜面流速超过2.0 m·s-1后，进一步提高膜面流速对反渗透膜的渗透通量的提高几乎无任何作用。

    2.3跨膜压差对膜性能的影响

    表4给出了膜面流速为2.0 m·s-1、温度为 26℃、废水pH为8.5时，不同跨膜压差下，反渗透复合膜对染色废水的处理效果。

    试验结果表明，跨膜压差对反渗透膜的渗透通量影响较大，而对脱色率、无机盐截留率几乎不影响；随着跨膜压差的增大，平衡渗透通量增大，这主 要是由于跨膜压差增大，提高了反渗透过程的有效推动力。同时，随着跨膜压差的增大，膜的平衡渗透通量随跨膜压差的增加而增加的幅度减小。

    2.4 pH对膜性能的影响

    表5给出了膜面流速为1.9 m·s-1、温度为 25℃、跨膜压差为2.0 MPa时，不同pH下，反渗透复合膜对染色废水的处理效果。

    试验结果表明，废水pH对渗透通量的影响最 大，对脱色率几乎不影响，而对无机盐的截留率影响较小；碱性条件下膜的平衡渗透通量明显高于酸性 和中性条件，这一方面是因为碱性条件下膜面有机物污染较酸性和中性条件下轻，另一方面是因为在碱性条件下反渗透膜由于荷电基团的静电排斥效应而导致膜更疏松，渗透阻力下降[11]。综合反渗透的分离性能，选择废水pH=9左右对废水进行处理比较合适。

    2.5浓缩倍率对膜性能的影响

选择膜面流速为2.0 m·s-1、温度为25℃、跨膜压差为3.5 MPa、废水pH为9.0，对染色废水进行浓缩处理。表6给出了不同浓缩倍率（浓缩倍率=原始废 水体积/浓缩废水体积）下反渗透膜的处理效果。

    试验结果表明，采用反渗透膜法可实现对染色废水的浓缩处理，有效减少废水的体积。在整个对染色废水进行浓缩处理过程中，随着浓缩倍率的增大，反 渗透膜对废水脱色效果基本保持不变，渗透液均为无色；反渗透膜的平衡渗透通量则下降，这主要是由于渗透压的增大和膜面污染的加重引起的；而反渗透膜 对无机盐的截留性能则略有下降，其主要原因是进液中无机盐浓度的不断增大和膜渗透通量的下降。

    3.结论

    反渗透膜法可有效实现对活性染料（活性蓝 MB-R）染色废水的深度处理和浓缩，膜对废水的脱色率接近100%，对废水中无机盐的脱除率大于95%，渗透液均为无色，废水经反渗透膜处理后完全可回用于染色工艺。

    膜面流速、跨膜压差、进液pH等工艺参数对反渗透膜法处理染色废水的性能影响较大，尤其是对 平衡渗透通量的影响最明显；实际应用中应根据实际废水特性，进行膜面流速、跨膜压差和废水pH的优化，以获得最佳的处理效果和最低的能耗。反渗透膜法染色废水处理，仅对废水进行了物理浓缩，并没有减少染料等污染物的量，因而需进一步研究反渗透浓缩废水的处理工艺，以彻底解决染 色废水的处理和污染等问题。

    参考文献：

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