化纤纺织染整废水中锑污染控制策略分析.pdf

皮革技术-15-化纤纺织染整废水中锑污染控制策略分析施震山1，王垂涨2，陈 刚3(1.浙江省平阳县综合行政执法局，浙江 温州 325400；2.上海水星家用纺织品股份有限公司，上海 201400；3.浙江献驰环保科技有限公司，浙江 杭州 311612）摘要：锑是一种重金属物质，对环境和人体健康的危害较大，在当前环境治理工作中属于需要主要控制的对象。在化纤纺织染整过程中，会用到大量含锑材料和化学品，如整理环节用到的阻燃剂中就含有一定量的锑化合物，所以纺织染整过程排放的废水中锑含量较高，处理起来难度大。为了保证化纤纺织排放的染整废水中锑的排放达到国家制定的相关标准，并降低企业在染整废水处理中投入的经济成本，本文围绕当前常用的一些锑污染控制技术展开探讨，希望能进一步推动化纤纺织领域实现清洁生产的目标，从源头上落实对锑污染的把控。关键词：锑污染；化纤纺织；染整废水中图分类号：TS5 文献标志码：A DOI：10.20025/ki.CN10-1679.2023-18-04Analysis of Antimony PollutionControl Strategy in Chemical Fiber Textile Dyeing and Finishing WastewaterShi Zhenshan1,Wang Chuizhang2,Chen Gang3(1.Comprehensive Administrative Law Enforcement Bureau of Pingyang County Zhejiang Province,Wenzhou 325400,China;2.Shanghai Mercury Home Textiles Co.,Ltd.,Shanghai 201400,China;3.Zhejiang Xianchi Environmental Protection Technology Co.,Ltd.,Hangzhou 311612,China)Abstract:Antimony is a heavy metal substance,the harm to the environment and human health is greater,in the current environmental governance work belongs to the main object of control,chemical fi ber textile dyeing and fi nishing process,will use a large number of antimony-containing materials and chemicals,such as the fi nishing link of the fl ame retardant contains a certain amount of antimony compounds,textile dyeing and fi nishing process discharge wastewater content of antimony content,diffi cult to deal with.In order to ensure that the discharge of antimony in the dyeing and fi nishing wastewater discharged by chemical fi ber textile meets the relevant standards formulated by the state,and reduce the economic cost invested by enterprises in the treatment of dyeing and fi nishing wastewater,this paper discusses some commonly used antimony pollution control technologies,hoping to further promote the goal of cleaner production in the fi eld of chemical fi ber textile,and implement the control of antimony pollution from the source.Key words:antimony pollution;chemical fi ber textile;dyeing and fi nishing wastewater引言纺织行业“十四五”发展纲要中提到，纺织行业是国民经济体系中的重要支柱性产业，同时也是面向国际合作的优势产业。虽然锑会加剧环境污染，但在没有找到锑的完全替代品的前提下，其在各行业领域的地位仍然十分稳定1。所以相关工作者在开发利用锑资源的过程中，加强对锑污染的防治及资源化利用，已经成为我国控制锑引发的环境污染和节约资源的一项重要举措。我国面对日渐复杂的环境形势，如何做好对纺织行业染整废水中锑污染的有效防治，目前已经引起各化纤纺织企业的高度关注。1锑污染的总体概况1.1锑资源应用的相关政策在现代工业快速发展的背景下，我国对锑的消耗量一直在不断地增加，所以要求锑矿能够持续保持高产，但锑矿的储存量却在不断地下降，因此国家也出台了相应的锑保护政策与控制锑出口量的政策。不同国家目前对水中锑的含量均出台了相应的标准，比如美国规定饮用水及地表水中锑的含量不能超过5.0 g/L，人体每天摄入的锑含量也不能超过0.4 g/kg，世界卫生组织和我国针对饮用水中锑的含量所采用的标准也与美国保持一致。第一作者简介：施震山（1978-），男，本科，工程师，研究方向：环境工程与咨询。皮革技术-16-纺织染整工业水污染排放标准中明确了0.10 mg/L的锑含量限值要求，各省在此基础上做出了适当调整，如江苏省规定纺织染整废水中的锑含量不能超过0.08 mg/L，企业排放的污水中总锑的最大含量为0.05 mg/L，而且不能超过这一标准。同时对残留在织物纤维中的锑以及染整过程中每升废水中的锑含量均提出了严格要求。1.2锑的危害锑是一种有毒有害的金属元素，相比于砷、汞等金属元素，人们目前对锑的污染过程仍缺少系统性认知。锑有着很强的毒性，其对酶的活性有很强的抑制作用，人体中如果积累了过量的锑，就会引起心肌炎、阿-斯综合征等，并对人体的多个内脏器官有损害作用，而且还会影响人的神经系统。锑是一种具有潜在毒性和致癌特征的金属元素，其具有的生物毒性，能够经食物链不断积累。2化纤纺织染整废水中锑的来源2.1催化剂锑在化纤纺织染整过程中具有重要价值，如聚酯纤维生产中会用到醋酸锑、二醇锑等，这些锑的化合物是化纤纺织染整中的重要催化剂。在实际生产过程中，锑主要是以游离的状态均匀分布在聚酯纤维中，在聚酯纤维进入织造、染整等节点时，因退浆、染色等工序会导致大量含锑废水的产生。例如，在减碱量这一阶段，对织物的处理一般要用到高浓度的烧碱，因而在这一环节，织物上残留的锑将进入水中并随着废水排放出去。2.2燃料、助燃剂在化纤纺织品染整期间，一些助剂或者燃料中也含有一定量的锑，而且纺织品阻燃剂中的锑含量较高，同时化纤纺织染整过程中锑涉及多道涉水工序，这也决定了染整废水中锑的含量较高，如果不对废水中的锑进行有效控制或处理，就会引起严重的环境污染，从而进一步危害人体健康。例如，涤纶织物具有易燃的特点，需要通过整理使涤纶织物具有阻燃性，而锑化合物具有良好的阻燃性能，因而含锑阻燃剂发挥着重要作用，所以在涤纶织物的阻燃中有着广泛应用，但在这一阶段残留的阻燃剂会直接进入废水，并随着企业的生产污水进行处理和排放。在化纤纺织染整废水中，锑主要以Sb（）或者Sb（V）的形态存在，其中Sb（）的毒性最高，Sb（V）次之2。2.3高温处理以涤纶纤维为例，该化纤材料的结构十分紧密，其对水分子并不具备较强的亲和力，一般是在高温和高压的条件下对织物进行染色3。针对涤纶织物的染整、印花一般采用分散颜料直接进行印花，在织物烘干以后进入高温和高压的环境中，并结合热熔法等技术手段进行固色。受温度的影响，一旦温度超过涤纶纤维的承受范围，会导致PET分子链产生剧烈运动，这就会导致织物中的锑出现析出的情况，其中织物中锑的析出量主要受纤维比表面积的影响，锑的析出量和纤维比表面积成正比关系。纺织染整阶段一般采用定形、阻燃、防水等处理工序，使涤纶织物具备一定的外观特性和较强的舒适感，且直接决定了涤纶织物的使用寿命。3化纤纺织染整废水中锑污染处理技术3.1常规处理技术3.1.1 混凝沉淀处理技术混凝沉淀处理技术主要在混凝剂与助凝剂的作用下，促使废水中的锑发生化学反应，并凝聚形成较大的絮体沉淀，以此达到去除锑的目的。该方法的操作便捷性很强，占地面积较小，而且支持大批量废水的处理，并且有着良好的脱色率，还能降低含锑废水中的COD、色度等，适用于一些难以通过生物降解的染整废水处理。不同混凝剂的除锑效果存在着一定的差异性，但使用该技术对混凝剂的选择十分重要，如铝盐、铁盐等是常用的混凝剂，其中铁盐和铁铝复配混凝剂的效果更好，铝盐混凝剂的效果次之。该方法的处理成本较低，最重要的是能够获得较高的去锑处理效率，但大量混凝剂的使用可能会引起二次污染。3.1.2 电化学法染整废水中对锑污染的处理，用到的电化学法主要包括电沉积法和电絮凝法，其中电极材料、pH值、干扰离子、初始浓度等要素直接决定了采用电化学法时的除锑效果，也是决定该方法除锑效率的关键指标4。如在采用电絮凝法时，工作人员应严格控制好持续时间、初始质量浓度等，在铁铝电极条件下对染整废水中锑的去除率高达95%以上，几乎能够完全消除废水中的锑。电化学法的使用一般不会引发二次污染问题，而且除锑过程的灵活性以及便捷性优势显著，不过在实际应用时的能耗较高，因而适用于小规模含锑染整废水的处理。虽然该方法具有很高的锑去除率，但在实际应用中其利用率没有混凝沉淀技术高。3.1.3 吸附法吸附法是一种常用的物理处理方法，其操作便捷性较强，产生的污泥量较少，并且可以进行重复操作。该方法是一种处理含锑染整废水的简易方法，比较适用于锑含量较低且废水量较大的情况。吸附法主要是在吸附剂的作用下对水中的锑进行处理，该方法可以使用活性炭、水合氧化铝、纳米二氧化钛等作为吸附剂，以及利用纤维素、几丁质、淀粉等有机吸附剂等对污水进行处理。3.2新型处理技术3.2.1 混凝沉淀技术混凝沉淀技术的操作便捷性较强，而且投入资金较少，属于常用的含锑染整废水处理技术。不过采用该技术时，常用的铁盐絮凝剂虽然能够有效去除废水中的大量锑，但对锑的去除效果受废水pH值、共存离子的影响较大，所以在当前的研究中，研究者应致力于研发一种高效混凝剂，力求规避各种要素对混凝剂去锑率产生的影响，从而进一步提高混凝沉淀技术的除锑效果。也有学者将混凝沉淀技术与超滤膜处理技术联合使用，在综合两项技术手段的基础上，凭借混凝体的吸附能力以及超滤膜的分离性能，实现对废水中Sb（V）的有效处理，且去除率超过40%。皮革技术-17-3.2.2 新型吸附材料吸附法作为使用范围最广的一种锑处理技术，近年来的重点主要集中在新型吸附材料的研发上，如金属氧化物材料、复合材料、铁基材料的研发，使得吸附法的除锑效果得到了大幅提升5。例如，有机凝胶对废水中的锑能够产生较强的吸附效果，而且吸附容量较大，因而显著提高了吸附法的除锑效果。4化纤纺织染整废水中锑污染的控制策略4.1加大除锑新技术的研发力度为了使化纤纺织染整废水中的锑含量达到国家和地方的排放标准，有效控制企业在含锑染整废水处理中投入的成本，相关人员需要适当提高对新型除锑技术的研发力度，需要将除锑工艺及除锑材料作为研发的重点，确保能够解决传统锑处理技术面临的高成本和低效率等问题。例如，研究人员可以借助材料合成与分离技术的发展契机，落实对化纤纺织染整废水中锑污染的无害化处理，进一步达到国家和地方制定的锑排放标准。同时，企业需要考虑在控制染整废水中锑污染的同时，如何实现对锑的资源化利用，实现对锑污染的无害化处理，并与经济产出相结合，将其作为提高企业经济效益、促进行业可持续发展的一种手段。4.2加强对污染源的把控4.2.1 倡导清洁生产清洁生产是当前社会生产的大趋势，除了要加强对清洁能源、清洁材料及清洁工艺技术的应用外，还需要适当改进传统的生产、管理等措施，从生产源头上控制好锑污染问题，并注重锑资源利用效率的提升，有效减少生产过程中锑污染物的排放，降低染整废水中锑的含量6。在化纤纺织染整过程中，为了实现清洁生产，需要企业始终贯彻“预防为主”的理念，尽量在生产过程中使用清洁能源和清洁材料，并实现对各种材料及资源的最大化利用，逐步降低锑等污染物的排放量，尽量控制化纤纺织染整对环境造成的破坏。4.2.2 源头控制除了末端治理之外，也要做好源头控制工作，通过利用清洁生产理念有效控制污染物的排放。所谓源头控制，就是要在企业生产的最初阶段采取锑污染的预防措施，避免出现污染问题，例如控制源头的物料应用等。而纺织染整企业应该遵循资源综合利用和环境友好的原则对物料进行选择，如果存在锑超标排放的情况，则应采用不含锑的替代品，例如在聚酯纤维生产过程中，可以利用不含锑的催化剂替代原有的含锑催化剂。目前钛系和锗系这两种无锑催化剂已经发展得较为成熟，但其中锗系催化剂主要应用的是GeO2，这种催化剂活性温和且具备较强的稳定性和透明性，但因为具有较高的成本，所以无法得到广泛应用。钛系催化剂则有着较强的环境友好性和活性，但因为其缺乏足够的稳定性且容易出现水解的情况，所以可选择性也不强。除此之外，在选择染料助剂时，纺织染整企业应该尽可能地选择不含锑的环保型助剂和染料，而且必须要从源头上控制锑的使用，从而达到零排放的目的。4.3健全化学品管理体系在化纤织物的染整环节所要用到的化学品类型较多，且数量较大，不同类型的化学品有着不同的作用，许多化学品中都含有锑，如含锑催化剂、燃料、阻燃剂等。如果在染整过程中存在滥用化学品的情况，会对员工的健康造成危害，而且会加剧染整废水排放导致的锑污染问题，因此企业有必要对化学品进行有效管理，通过制定科学的管理制度、搭建完善的管理体系，进一步规范染整生产中化学品的使用7。如企业可以安排专业人员负责落实化学品的管理，设置明确的含锑化学品使用目标、锑污染控制目标等，而且要结合国家和地方的相关要求，定期对含锑化学品的风险进行评价，并且在此基础上适当完善相关管理制度，尽量避免锑污染对环境和人体健康造成的不良影响。4.4做好产业布局规划为了更好地控制染整废水中的锑污染，地方政府应该适当地对产业布局进行规划，通过规划建设产业园区、集聚基地等方式，为实现化纤纺织染整行业染整废水的集中处理创造良好条件。在此过程中，政府部门可以适当发挥其引导作用，鼓励企业进入产业园区，并落实对企业的统一管理，实现对含锑染整废水的集中处理，从而有效降低废水处理的难度以及经济成本投入。5结语综上所述，在化纤染整废水中，锑污染主要与化纤织物染整生产中用到的大量含锑化学品有关，对染整废水中锑污染的处理及控制，需要利用各种处理技术，所以相关人员要不断创新锑污染处理技术，研发更多有助于除锑的材料、药剂，并注重防止除锑引发的二次污染，而且要加大对染整废水资源化处理的研发力度，体现清洁生产、集约节约生产等特征。随着社会各界对于节能减排、环境污染等问题的持续关注8，企业应加大内部管理力度，规范相关人员的操作行为，加强对纺织染整全过程的控制，从而为有效控制染整废水中锑的含量创造良好条件。参考文献：1叶绍佐，夏建东，董婷婷.两种方法测定染整废水中总锑的比较J.印染助剂，2022，39（10）：60-64.2沈忱思，刘志保，章耀鹏，等.纺织印染行业锑排放特征与治理技术J.西安工程大学学报，2022，36（3）：9-19.3谢安乐.电感耦合等离子体质谱法测定纺织染整废水中总锑J.化学工程与装备，2020（12）：262-263+64.4孙芮.含锑废水在上海的行业分布特征及分析J.净水技术，2020，39（S1）：168-173.5王强.染整加工过程对PET纤维中锑含量的影响D.北京：北京服装学院，2019.6金文龙，吴旻妍，李勤，等.环境敏感地区纺织染整工业锑污染物排放限值探究J.环境监测管理与技术，2019，31（6）：68-71.7沈浙萍，李亚，梅荣武，等.纺织染整废水除锑工程提标改造实例J中国给水排水，2019，35（14）：91-94.8马诗杰.“循环利用”照亮制革企业复兴之路J中国皮革，2020，49（8）：66-72.