我國工業(yè)行業(yè)中，紡織工業(yè)的排污量排在第4位，其中印染廢水占80%，而廢水及染料的回用率卻小于10%。隨著我國水資源短缺的日趨嚴重化，建設集約型新型無污染的生產(chǎn)模式，保護生態(tài)，成為建設小康型社會的新奮斗目標。所以印染廢水的深度處理及回用愈發(fā)顯得重要。
膜分離技術處理印染廢水具有選擇性好、生產(chǎn)效率高、設備簡單、操作方便、無相變和節(jié)能等特點，在印染廢水的處理上具有潛在的應用前景。印染廢水經(jīng)膜分離技術處理后可去除廢水 中大量有機物，降低廢水硬度和離子濃度。處理后的廢水可用作工藝用水或沖洗用水使用，同時也可回收部分染料或印染助劑等。耐高溫膜處理印染廢水還可降低印染過程的能耗。隨著 膜制備技術的不斷發(fā)展，膜分離技術已成為印染廢水處理的一種重要手段。
1. 印染廢水的特點
印染廢水所含的顏色及污染物主要由天然有機物及人工 成有機物形成，廢水色度大。由于不同纖維織物在印花和染色 過程中使用的染料不同，上染率不同，染料的殘留形態(tài)也不同 致使排放廢水的色度在幾百倍到幾萬倍之間不等。
印染廢水水質(zhì)變化大，COD可高達到2060——3000 mg/L 隨著新型助劑、漿料的使用，有機污染物的BOD與COD小于0.2可生化性低，處理難度增大。
為使染色溶液和印花色漿更好地上染到不同織物上，需要在不同pH值條件下進行染色，因此所排放廢水的pH值也不同，尤其是棉及其混紡織物印染加工中需要加入堿，廢水pH值 較高。印染加工大多在高溫條件下進行，廢水的水溫較高，由于加工織物的品種不同，所需要的染色溫度和水量也不同，使排放 的廢水的溫度和排放量不同。
印染廢水中含有染料等有色污染物，不利于水中植物進行光合作用，也導致水生動物缺乏食物。同時印染廢水中含有硫 酸或硫酸鹽，排放后與土壤接觸，容易產(chǎn)生硫化氫，引起植物根 部腐爛，也不利于微生物生長，導致土壤惡化。
水資源短缺和環(huán)保壓力使得世界各國非常重視印染廢水的處理。
2. 膜分離法在印染廢水中的應用
印染廢水的處理方法很多，包括物理法、生物法和化學法。國內(nèi)的印染廢水處理主要以生化法為主，或者將化學法與之串 聯(lián)。膜分離技術處理印染廢水具有選擇性好，生產(chǎn)效率高，設備 簡單，操作方便，無相變和節(jié)能及處理成本低等優(yōu)點，無論從經(jīng) 濟的角度還是從環(huán)保角度，膜分離技術都具有優(yōu)勢。
2.1膜分離技術種類
膜分離法是利用膜的微孔進行過濾，利用膜的選擇透過性，將廢水中的某些物質(zhì)分離出來的方法。目前用于印染廢水處理的膜分離法主要是以壓力差作為推動力，如反滲透、超濾、納濾 等方式。膜分離法是一種新型分離技術，具有分離效率高、能耗低、工藝簡單、操作方便、無污染等優(yōu)點。但由于該技術需要設備、投資高且膜有易結垢堵塞等缺點，目前還未能大范圍推 廣。
2.1.1微濾
微濾(Microfiltion，MF)，其分離機理與傳統(tǒng)的過濾篩分機 理相同，膜孔的大小，膜材料的親水性，吸附和電性能是決定分離效果的決定性因素。在MF用于印染廢水領域，已有很多人做過工作【1——2】，對染料分子的截留率均95%以上，采用陶瓷微 濾膜脫色率高達98%，且透過液可回用[3]。酚醛樹脂微濾碳膜 在膜通量達到0.05 m3/(m2.h)以上，截留率可達到[4]。 但一般微濾膜的截留顆粒直徑約在0.02——10μm之間，大 于印染廢水中大多數(shù)顆粒的直徑，因此應用范圍有限。
2.1.2超濾
超濾(ultrafitration，UF)是依靠膜表面的微孔結構對物質(zhì) 進行選擇分離的，超濾分離可以實現(xiàn)大小分子的分離、濃縮及凈化。超濾的膜孔徑為0.001——0.05μm，截留分子量為500——5000，依靠膜表面的微孔結構對物質(zhì)進行選擇性分離，膜孔具 有阻塞、阻滯，吸附雜質(zhì)的作用。上世紀80年代對染料的超濾 回收率即可達到95%[5]。染料的回收必須根據(jù)廢水中染料的 種類、分子量大小、聚集狀態(tài)、水溶性等性質(zhì)，選擇適宜的膜材料和膜分離方法。分散染料等不溶性染料可用超濾中空纖維膜進 行分離，脫色率可達99%以上，透過液可作為中性水再利用，含 染料的濃縮液也可直接回用[6]。王靜榮等[7]采用兩串聯(lián)的超 濾卷式磨技術處理退漿廢水中的PVA漿料，回收率達到95%
2.1.3反滲透
反滲透(Reverse Osmosis， RO)是利用反滲透膜只允許溶 劑透過而截留離子性物質(zhì)的特性，以膜兩側靜壓差為推動力，克 服溶劑的滲透壓，實現(xiàn)對液體混合物分離的膜過程。反滲透膜 的選擇性與膜孔大小、結構、物化性質(zhì)有關。目前反滲透的機理 仍在爭論中。對反滲透膜應用于印染廢水開始于上個世紀70 年代[8]。采用反滲透技術處理，色度去除率在99%以上，透過 液幾乎無色，廢水回收率大大提高。反滲透主要用于超濾、納濾 后廢水深度處理及染料回收等方面。但反滲透需要的滲透壓很高，運行成本會增加，其使用逐步被淘汰。
2.1.4納濾
納濾(Nanofiltration，NF)是一種壓力驅動型膜分離過濾， 截留分子量在200——2 000 Da，其膜為多荷電的復合膜，具有不對稱結構，同時具有軟化水的作用。這項技術在1988年就開始 應用[9]，但當時膜透過通量低。后來改進后，對混合燃料的截留率達99%，97%以上的廢水可被回用[10]。納濾分離效果、膜垢 的形成以及膜壽命與印染廢水的預處理和膜器件的結構和形式有著直接關系。膜通量的下降主要是由于滲透壓和濃差化而 引起的，酸對膜通量的影響很大，少量的乙酸就會引起膜通量 的顯著下降。另外，酸還會對膜垢的形成以及染料和鹽的截留 率產(chǎn)生影響[11]。納濾主要去除印染廢水中的COD、色度、硬度 和難生物降解污染物等。
2.2膜技術在印染廢水處理中的應用狀況
國內(nèi)外學者和公司對膜分離技術在印染廢水或染料廢水的 處理表現(xiàn)出濃厚的興趣。Mahewsjal[12]等用聚砜類條束式超濾 膜處理染料廢水，對分子量大于60的有機染料截留率達96%—— 98%，條束式PVC膜和聚丙烯腈膜與聚砜一樣，對染料有較好 的截留率。美國杜邦公司用中空纖維膜反滲透裝置處理了9種 染料廢水，溶解固體去除率達80%——95%，染料平均回收率為 75%——85%。美國Newjersey州ciba公司染料化工廠[13]對水 溶性廢水只需RO或NF處理后，每天可回收染料230 kg左右，50%——75%的水實現(xiàn)回用，廢水處理費用大幅度降低。
2.2.1膜分離技術組合處理
印染廢水的高鹽度、可生化性差，使用超濾和反滲透雙膜技 術進行處理[14]，結果顯示混合使用對有機物和鹽的去除率分別 達到99%和93%。這種工藝的出水色度低，有機物含量低，可 回用到對水質(zhì)要求zui高的淺染色工藝等任何生產(chǎn)工序。使用微 濾-納濾/反滲透相結合的處理技術，能有效降低COD值、硬度、 導電率等[15]。美國SaraLee紡織廠主要使用活性染料進行羊毛 染色，印染廢水活性染料的濃度很高。大部分工業(yè)廢水色度為5 000——7 000(稀釋倍數(shù)法以倍計)顏色很深的廢水同時包含了大量的氯化鈉，該公司選擇超濾和納濾技術去除色度和其他懸浮固體，并將氯化鈉和處理水在染色工藝中再用，廢水處理能力 為7.5——350 t，通過溶質(zhì)回收，每年節(jié)省約35萬美元，其中包括鹽水回收的24.5萬美元和廢水回用的10萬美元。
2.2.2膜分離技術與其他技術的組合
有人采用抽樣與納濾結合工藝處理經(jīng)生化后的廢水[16]，將臭氧作為納濾的預處理工藝，結果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)納濾處理后，電導率下降超過43%。采用絮凝-臭氧-超濾技術處理直接排放的廢水，色度去除率達93%，COD去除達66%[15]。
3 膜分離在印染廢水處理方面的發(fā)展方向
膜分離技術用于印染廢水處理具有能耗低、工藝簡單、不污染 環(huán)境等特點，在廢水的治理及回用中的應用越來越多。在國內(nèi)外已有不少研究，如馮冰凌等[17]采用殼聚糖超濾膜處理印染廢水，COD 去除率可達80%左右，脫色率超過95%。活性炭填充共混的改性 殼聚糖超濾膜，經(jīng)適當交聯(lián)后用于酸性紅染料廢水的分離脫色，zui大脫色截留率達98.8%。但是膜分離技術由于濃差化、膜污染及膜的價格較貴、更換頻率較快等原因，使處理成本較高，從而嚴重阻礙了膜分離技術更大規(guī)模的工業(yè)應用。
因此，膜分離技術的主要發(fā)展應從以下幾個方面展開：
(1)化學穩(wěn)定性高、抗污染、抗菌的新型膜的研制，特別是性能優(yōu)良的有機膜和成本低的無機膜的研制；
(2)膜分離理論的進一步完善，特別是納濾過程基礎理論的發(fā)展與完善；
(3)膜分離技術與其它分離技術相結合，開發(fā)新型的膜分離設備及工藝，解決污垢形成和膜堵塞問題；
(4)大通量膜、動態(tài)膜等新型膜組器件的開發(fā)與設計，可以降低生產(chǎn)成本，防止膜污染；
(5)針對印染廢水的復雜性，研制和開發(fā)不同的廢水的膜及工藝過程。
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