关 键 词 ： 纺 织 品 含 油 废 水 油 水 分 尚

 

 

引 言

        纺织 品 加 工过程 中 会产 生大量 的 含 油 废 水 ， 这 类含油 废 水浸 人 土 壤 或 排 人 水 体后 ， 会 形 成 油 膜 ， 阻碍水分 、 空 气 的 渗 透 ， 不利 于动 植物 生 长 ， 甚 至 导 致农作 物或水体生 物 因 处 于严重缺 氧状 态 而 死亡 。 此外 ， 油 类 中 的 某 些 烃 类 物 质 ， 还 会 使 生 物 畸形 或 致癌 。 随着 人们对 纺织废 水 的 研究 发 现 ， 废 水 中 的 油 主要来 自 于 天 然 纤 维 ， 如 羊 毛 等 的 清 洗 过 程 等 。 处理这类废 水非 常麻烦 ， 最好 的 方式 就是 回 收再利 用 代替 处 理 排 放 ［ ｜ ４ 。 但 不 论是 回 收 再 利 用 或 是 处理后 排放 ， 均是需 要 去 除废 水 中 的 油 类 物 质 。 因 此 ， 寻找 一种 低 能 耗 、 高 效 的 油 水 分 离 方 式 对 纺 织 品 加工 的 发展具有 重要 意义 。 

        １ 常 用 的 纺 织 品 加 工 过 程 中 油 类 污 染 物 的 去 除 方 法

          目 前 ， 根 据油 水混合物 的 密度 及 相 容 性 等 性质 差 异 ， 常用 的 油 水 分离 方 法 一 般有 三 个 等 级 ［ ３ ］ ： — 级油 水分离处 理 主 要 采 用 物 理 法 ， 如 重 力 沉 降 法 、 过 滤法 、 空 气浮 选 等 ， 去 除 的 物 质 主 要 为 分 散油 和 浮油 等 。 其特点 为 效果稳定 且价格低廉 ， 但处 理效 果 不能 满 足 国 标 要 求 ； 二 级油 水 分离 采 用 絮 凝 、 电磁 吸 附 、 电 化学 法 、 超声 等 工 艺 实 现 油 滴 下 沉 或 上 浮 ， 可 去 除部分乳化油 和 分散油 ， 其效果 好 、 操 作 简 单 ， 但是用 絮 凝剂 处 理容 易 产 生 大 量 浮 渣 ， 处 理 液 的 含油 量仍较 高 ， 不 符合 我 国 排 放 标 准 ； 借 助 微 生 物作用 ， 对废 水进行第 三级处理 。 主要 用 到 的 是 活 性 污泥 、 生 物滤 池 或 氧 化 塘 法 ， 在 微 生 物 的 生 化 作 用 下 ， 可 将油 分 解 氧 化 为 容 易 吸 收 的 两 相 产 物 、 水 和 二氧化碳 ， 使 污 水 再次 得 到 净 化 ， 获 得 的 滤 液 水 质较 高 。 较传 统分离 方法 比 ， 利用 仿 生材 料处 理废 水具有 更加 高 效 的 特点 。 这是 因 为 ， 在 油 水混 合 物 中 ， 油 和 水是不 相 容 的 ， 两者存在 一定 的 密度 差 ， 且 其表 面 张力 不 同 ， 利 用 仿生材 料表 面对不 同 液体 的 浸润 性不 同 ， 从而实 现 液体在 材料表 面 的 选 择性通 过 ， 某一 相浸 润 ， 另 一 相受 到 排斥 ， 从而 实 现油 水分 离 。 相 较于传 统分离模式 ， 利 用材 料表 面 特异 性 功 能 ， 更易 达 到 分离 过程 高 效 、 节 能 、 合理 的 要 求 。 

        ２ 膜 分 离 材料在 油 水 分 离 中 的 应 用

         膜分离 技术是一种 新 型 且高 效 的 分离 技 术 ， 利 用 一层 选 择 透 过 性 膜 就 可 以 控 制 液 体 的 透 过 性 。 通过对特殊浸 润 表 面 研 究 ， 开 发 出 的 超 疏 水／ 超 亲 油 膜 和 超亲 水／ 超疏油 膜对油 和 水 的 亲 和 力 完 全不 同 ， 被认为 是 实 现 高 效 油 水 分 离 的 重 要 材 料 ［ ４ ５ ］ ，成 为油 水分离 膜 的 重 点 。 如 Ｇ？ ｎｇ 等 ［ ６ ］ 采用 浸渍 法 在 滤 纸表 面形 成 了 微 纳结构 ， 使改性 滤 纸 在 油 水分 离 过程 中 表 现 出 高 达 ９ ８ ． ６ ％ 的 分离 效 率 。 根 据 分 离膜吸 收成 分 的 不 同 ， 可 将 其 划 分 为 “ 去 油 型 ” 和 “ 去水型 ” 两种 材 料 。 去油 型油 水 分离 材 料 的 制 备 主 要 从 两 方 面 出 发 ， 即 控制 材 料表 面 能 和表 面形 态 。 不 少 学者 在 对 接触 角 模型 深人研究 的 基础 上 ， 认为 降低 材 料 表 面 能 或在 低 表 面 能 材 料 上 构 筑 粗糙 结 构 是 实 现 “ 去 油 型 ” 材 料 的 关 键 途 径 。 裴 华 强 等 ［ ７ ］ 采 用 静 电 纺 丝法 以 醋酸 纤维素 为 纺 丝 原 料 ， Ｓ ｉ ０ ２ 颗粒为 添 加 剂 制 备 了 具有 良 好 的 疏水亲 油 性 的 油 水分离 复 合膜 。 赵 宏 伟 ［ ８ ］ 在 其 专 利 中 提 出 了 一 种 油 水 分 离 用 Ｐ Ｓ／ Ｐ Ｍ Ｍ Ａ 仿 生超疏 水 膜 ， 该 膜 具 有 较 高 的 油 水 分 离 效率 。 邱凤仙 等 ［ ９ ］ 以 泡沫铜 制 备 了 表 面粗糙 、 疏 水性稳定 的 多 孔油 水分离 材 料 ， 实 现 了 含 油 废 水 的 高 效分离 。 根 据 “ 去 油 型 ” 材 料 的 作 用 方式 ， 可 将 其分为 “ 过 滤型 ” 和 “ 吸 附 型 ” 油 水 分离 材 料 。 两 者 的 不 同 在 于 “ 过 滤 型 ” 需 要 提 前 收 集 含 油 废 水 ， 而 “ 吸 附型 ” 可 直接 用 于 废 水 中 油 滴 的 吸 附 。 通 常 类 似 于 聚合 物 、 织 物 、 网 络 等 ２ Ｄ 膜材 料 属 于 过 滤 型 ， 而 海 绵 、 凝 胶 、 泡 沫 等 属 于 吸 附 型 ［ １ ° ］ 。 仝 宝 旺 等 ［ １ １ ］ 在 其专利 中 提 到 了 一种 高 效 型 吸 附 型 油 水 分 离 膜 。 刘 丁菡 等 ［ １ ２ ］ 以 丝 瓜 瓢 为 原 料 ， 通 过 适 当 处 理 ， 得 到 可 在 超疏水／ 超亲 油 与超亲 水／ 水 下 超疏油 不 同 润 湿状态 之 间 可 逆 转 换 的 智 能 型 油 水 分离 材 料 ， 该材料 既 可作 为 吸 附型 油 水分离 材 料 又 可 作 为 过 滤型 油 水分离 材料 。 去水 型油 水 分离 材 料 可 以 选 择 性 的 从 水 包 油 乳液 中 将水 相 分离 出 来 ， 其 主要 以 含 氟 官 能 团 修饰 的 滤 网 类材 料 、 海 绵 及 活性炭 等 吸 附材 料 为 主 。 去 水 型材 料从结构 上来 分 为 一 维 纳 米 线 （ 纳 米 针／ 纳 米棒 ） 、 二 维 粗 糖 微 纳 结 构 及 三 维 微 纳 结 构 ， 可 通 过亲 水 官能 团 接枝 、 有 机无机 掺杂 、 含 氟 杂化 、 无 机 分子及金属 氧化物 纳 米线 构 造等方法 实 现 ， 如 赵 丽 等 ［ １ ３ ］ 通过浸渍 法将疏水 纳 米 二 氧 化 硅沉积在 不锈 钢 表 面 ， 得 到 的 不锈 钢 网 面 对 煤 油 的 接 触 角 为 零 ， 可 以 分离 多种 类 型 的 的 油 水 混 合 物 。 冯 琳等 ［ １ ４ ］ 在 其专利 中 提 出 了 一 种 耐 强 酸 及 高 盐 环 境 的 水 包 油 体系 油 水分离 网 膜 。 该油 水分离 网 膜在 浓 度 的 酸 、盐条件下 针对水包油 体系 具有优 异 的 分离 效 率 ， 稳 定 性强 、 环境友 好 。 较 去 油 型 材 料 而 言 ， 去 水 型 材 料可 在 重力 驱 动 下 实 现油 相 与水 相 的 分离 ， 既 能保 证分离 材料不 被污染 又 能 迅 速排水 ， 使分离 过 程 可 以 高效 、 连续 的 进 行 ， 具 有 更 高 的 分离 效 果 及 使 用 寿命。 喻溪亭 等 ［ １ ５ ］ 采用 电 化 学 沉积法 以 不锈 钢 网 为 基底 ， 制 备 了 表 面有 钟 乳石状 的 微 纳 米 粗糙结构 的 超亲 水／ 水下 超疏油 材 料 。 膜分离技术 改变 了 纺 织 含 油 废 水 处 理 中 传 统 处理办法 的 高 能 耗 、 低 效 率 等 问 题 ， 但 纺 织 废 水 中 还含有 较多 酸 类或碱类物质 ， 这些 物质 可 能会影 响 分离膜 的 强度 和 亲 疏 水 性 ， 造 成 膜 分离 能 力 下 降 ， 不利 于油 类污染 物 的 去 除 。 

        ３ 金属 材料在 油 水 分 离 中 的 应 用 

         大 多 数金 属 都 具 有 较 高 强 度 、 超 轻 的 质 量 ， 如 镍 、 铝 、 铜 等 ， 是用 作 油 水 分离 优 选 材 料 ， 既 可 以 制 成金 属 网 结构 直接使用 ， 又 可 以 通过化学 或 物 理方 法将其制 备 成 多 孔 金 属 （ 如 泡 孔 铝 、 泡 沫 铜 ） 的 三 维 网 状 结 构 ， 用 来 充 当 超 浸 润 表 面 的 新 型 基 体 材 料 。过 去 的 几 十 年里 ， 使用 金 属 网 作 为 基底 制 备超 疏水材 料成为 研 究 的 热 点 ［ ｜ ６ ＃ ］ 。 不锈 钢 网 是 制 备 超疏水／ 超亲 油 表 面 的 第一个材料 ， 除 了 不锈 钢 网 ， 铜 网 是 另 一 种 常 用 的 油／ 水 分 离 基 底 ， 如 代 学 玉 等 ［ Ｍ ］ 采用 电 化学沉积法 ， 以 金 属 铜 网 为 基底 ， 制 备 出 具有 油 水分离性 能 的 网 膜 。 除 了 上述两维 网 格 ， 三维 （ ３ Ｄ ） 金属 网 也 已 经 被 发 现 。 Ｓ ｕ ｎ 等 ［ ２ １ ］ 采 用 自 组 装法在 不锈 钢 网 覆 盖 一 层 石 墨 烯制 备超 润 湿 性 的 网 （ Ｓ Ｍ Ｆ Ｓ ） ， 立体 的 网 具有 良 好 的 选 择性 ， 可 以 吸 收并 存 大 量 的 油 。 〇６ １ １ § 等 ［ ２ ２ ］ 制 备 了 一 种 疏 水 亲 油 网 ， 可 以 原 位 连 续 分 离 油 和 水 。 姬科 举 ［ ２ ３ ］ 采 用 微观重构技 术 ， 利 用 泡 沫 金 属 比 表 面 积 大 、 孔 隙 率高 的 特点 制 备 了 新 型油 水分离 材 料 。 总 之 ， 三维 网 状材 料 的 浸 润性 能 更好 ， 更有适合应用 在 油 水混 合 物分离 过程 中 。 但 其 在 使 用 过 程 中 仍 存 在 一 些 问 题 。 首先 ， 在 含 油 废 水 的 处 理 过 程 中 ， 由 于 混 合 液 的 组 分 十分 复 杂 ， 容 易 使 金 属 网 被 腐 蚀 ， 降 低 分 离 效果 。 其次 ， 金 属 网 属 于 二 维 结 构 ， 处 理 废 水 时 需 要先 收集再过 滤 ， 操 作 比 较 麻 烦 ， 不 适 合 大 规 模使用 。 最后 ， 大 部 分 的 油 比 水 的 密 度 小 浮 在 水 面 上 ， 导致金 属 网 预期 接触 面积小 ， 分离 效率低 。 

        ４ 碳纳 米 材料在 油 水 分 离 中 的 应 用

        新 型 碳基纳 米材 料如碳 纳 米管 （ Ｍ ＷＣ ＮＴｓ ） 、 石 墨烯 （ Ｇ Ｏ ） 等具有 较 大 的 比 表 面积 和 稳定 的 化 学性 能 ［ ２ ４ ］ ， 将其 以 固 定 排 列 后 形 成 的 产 物 具有 较 强 的 拒水性 ， 进一步 扩 大 了 碳 基材 料 的 应用 领域 。 石 墨稀 ［ ２ ６ ］ 和 碳 纳 米 管 （ Ｃ ＮＴ ） ［ ２ ５ ］ 是 具 有 高 比 表 面积 、 高 机 械性 能 、 耐久 性好 、 可 循环 的 三维 多 孔 材 料 ［ ２ ６ ］ ， 在 石油 污染治 理 中 具有 极 高 的 使用 价值 。 Ａｋ ｓ ｈ ａｙ 等 ［ ２ ７ ］ 将羧 化 碳 纳 米 管 （ Ｃ ＮＴｓ ） 和 氧 化 石 墨 烯 （ ＧＯ ） 纳 米 片 组 成 的 纳 米 杂 化 材 料 （ Ｃ ＮＴ ｓ／ ＧＯ ） 嵌人 到 聚 砜 中 空 纤 维 膜 中 ， 验 证 了 聚 砜 － 碳 纳 米 管／ ＧＯ 复 合 高 频 膜 在 油 水 分 离 中 的 潜 在 效 果 。 Ｓ ｈ ａｎ 等 ［ ２ ８ ］ 采用 两 步 法 制 备 了 一 种 新 型 的 超疏 水 、 超亲 油 聚苯 乙 稀／ 碳 纳 米 管 油 水 分离 泡 沫 （ Ｐ Ｃ Ｆ ） 。 结果表 明 ， 该分 离 泡 沫 具 有 吸 附 容 量 大 、 吸 附 速 度 快 、 对有 机 液体 有 很 强 的 选 择性 等 特 点 ， 能 够 有 效 地去 除水 面 和 表 面 活 性 剂 稳定 的 水 包 油 乳 状 液 中 的 油 。 但是碳 纳 米 材 料 制 作 难 度 大 ， 价格 昂 贵 ， 不 适合大 规模使用 。 

        ５ 纺 织 品 复 合 材料在 油 水 分 离 中 的 应 用

         纺织 品 是一种 柔 软而有 弹性 的 有 机 制 品 ， 与 海 绵 、 泡 沫等 相 似 ， 纺织 品 内 部存在 大量缝 隙 ， 表 面存 在 大量 的 含 氧 官能 团 ， 使其具有 固 有 的 亲 水性 或不 稳定 的 疏水性 ， 被 认为 是 一 个 很 好 的 油／ 水 分离 材 料 。 纺织 品 虽 不 具 备选 择性 ， 但 经 过 特殊 处 理后 ， 从最初 的 超疏水性织 物 ， 到 难 以 实 现 的 超疏油 性织 物 ， 已 被普遍 地 应 用 于 构 建各 种 特 殊 水 （ 油 ） 润 湿 性表 面 。 为使织物具有 一定 的 选 择性 ， 实 现油 水混 合 物 的 高效分离 ， 学者们通过气相 沉积 、 溶胶 － 凝胶 、 静 电 纺丝 以 及浸涂 等方法制 备 出 多 种 改性织 物 。 如 ： Ｌｉ ｕ 等 ［ Ｍ ］ 采用表 面 微 溶 解技 术 在 棉 织 物 表 面 生成 微 纳 米结构 的 氢氧 化铜 ， 制 备 了 超亲 水 和 水 下 超疏 水 功 能纺织 品 。 研制 的 Ｃ ｕ （ ＯＨ ） （ ２ ） ＠ 棉 织物 （ Ｃ Ｈ ＠ Ｃ Ｆ ） 在 重力 驱动 下 能够分离油 水混合 物 ， 分离 效率高 达 ９ ８ ． ７ ５ ％ 。 在 高 碱 高盐溶 液 中 浸 泡 ２ ４ ｈ 后 ， Ｃ Ｈ ＠ Ｃ Ｆ仍 保 持 良 好 的 油 水 分离 能 力 。 Ｗａｎ ｇ 等 ［ ３ ° ］ 提 出 了 一种 简 单有效 的 方法 来制 备 具有 超 亲 水 和 水 下 超 疏水性 能 的 织 物 ， 该 织 物 可 在 温 和 环 境 和 高 酸 性 、 碱性 和 盐溶 液 中 重力 驱动 分离一 系 列 油 和 水 ， 显 示 出 高分离 效 率 （ ＞ ９ ５ ． ７ ％ ） 和 良 好 的 可 回 收 性 。 贺 立 等 ［ ３ １ ］ 基于巯 基烯 的 点 击 化 学 反 应 ， 将 改 性 后 的 聚 二 甲 基硅 氧 烷 （ ｖ ｉ ｎ ｙ 卜 Ｐ Ｄ Ｍ Ｓ ） 接 枝 到 织 物 上 ， 制 备 出 具有优 异油 水分离效果 的 超疏水织 物 ， 经 分析 该改性织 物 的 油 水 分离 效 率 最 高 约 为 １ ０ ０ ％ ， 循 环 处理 ２ ０ 次后 含油 废 水后分离 效率 基本 不变 。 纺织 品 作 为 日 常 生 活 中 另 一种 不 可 或缺 的 材 料 ， 具有 成 本低 、 易 生产等 优 良 的 性 质 ， 将 其用 作 油 水 分离 的 基材 ， 既 满 足 了 油 水 分 离 的 要 求 又 降 低 了 生 产 成 本 ， 是一种 高效 节 能 的 含油 废 水处理方法 。 

       ６ 展 望

        随着社会 的 不 断进步 ， 节 能减 排 的 环 保意 识不 断深人人心 ， 纺织是 我 国 最早 出 现 的 一类 轻工 业工 种 ， 是支撑 我 国 国 民 经 济 的 重 要 支柱 ， 探 索 一 种 连 续 、 高效 的 纺织 含 油 废 水 的 处 理 方法 ， 推 进 企业 技 术改革 是 纺织 行 业 长 足 发 展 的 重 要 前 提 。 本 文 针 对 纺织 品 加工 过 程 中 含 油 废 水 的 危 害 及 处 理废 水 面对 的 大环境进行 阐 述 ， 认为 传统技术 由 于 自 身 的 局 限性很难达 到 理想 的 处理效果 ， 应用 新 型 复 合材 料具有 效率高 、 能耗低 、 耐久 性好等特点 ， 不仅 降低 了 生产成本 ， 还 满 足 了 应 用 要 求 ， 具有 更 广 阔 的 应 用 前景 。
 

 

原标题：纺 织 品 加工过程 中 含油 废水处理的 研究进展

原作者：李 娜 娜 　　郭 丹 ＼ 张 富 勇 　　 毕 军 权　　 

　　　　王 维 超　　 郭 建波