印染行業(yè)是用水大戶，也是排污大戶。印染企業(yè)一般都建有完善的污水處理系統(tǒng)，污水處理后出水達(dá)一級(jí)或二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，但由于水資源的日漸短缺和嚴(yán)重污染，無論從企業(yè)成本角度還是社會(huì)環(huán)保的發(fā)展要求，印染廢水進(jìn)行深度處理后回用已十分必要。本公司對(duì)印染企業(yè)做了大量的研究及試驗(yàn)工作，開發(fā)了整套HS印染廢水回用解決方案，回用水水質(zhì)達(dá)工廠用水標(biāo)準(zhǔn)，為企業(yè)解決排污及降低生產(chǎn)成本提供的服務(wù)。

有機(jī)合成染料是印染廢水中的主要污染物質(zhì)，其廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，其中以偶氮染料〔1, 2〕和蒽醌染料〔3, 4〕的應(yīng)用 為普遍。有機(jī)合成染料具有長(zhǎng)殘留性、高色度、抗生物降解性等特點(diǎn)，對(duì)自然環(huán)境和人類健康具有極大的威脅，如何有效控制有機(jī)合成染料對(duì)環(huán)境的污染是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的有機(jī)合成染料降解方法有吸附法、混凝法和微生物法。吸附法處理成本高，且只是簡(jiǎn)單的污染物相轉(zhuǎn)移，不能根本清除污染物。混凝法受來水水質(zhì)影響大，生成泥渣量大且脫水困難，容易對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。微生物法雖然能夠分解污染物，但無法有效去除污染物色度，且容易生成毒性更大的產(chǎn)物〔5〕。因此，研究節(jié)能的降解技術(shù)對(duì)于有機(jī)染料廢水處理技術(shù)的開發(fā)具有重要意義。

1999年，Jiasheng Cao等〔6〕采用零價(jià)鐵〔zero-valent iron，ZVI〕降解偶氮染料，并提出零價(jià)鐵可應(yīng)用于水體有機(jī)染料的原位修復(fù)。由于零價(jià)鐵價(jià)廉易得，處理成本低，對(duì)人體無害，且處理效果好，近年來將其用于降解有機(jī)染料的研究報(bào)道日趨增加〔1, 7, 8, 9〕，采用零價(jià)鐵處理染料廢水已成為新的研究熱點(diǎn)。

筆者從零價(jià)鐵降解有機(jī)染料的機(jī)理、動(dòng)力學(xué)模型、影響因素及零價(jià)鐵復(fù)合工藝的應(yīng)用等方面，介紹了零價(jià)鐵降解印染廢水的研究進(jìn)展，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

1 零價(jià)鐵的研究與發(fā)展

在過去30 年中，鐵被認(rèn)為是在水處理領(lǐng)域中 有效的處理材料之一。鐵共有4種價(jià)態(tài)，且每種價(jià)態(tài)均已被應(yīng)用到水處理工藝中〔10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21〕。近年來，很多學(xué)者對(duì)零價(jià)鐵在印染廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了一系列創(chuàng)新性的研究。Yang He等〔22〕對(duì)零價(jià)鐵快速脫色3種常見有機(jī)染料——偶氮染料、蒽醌染料及三苯甲烷染料的效果進(jìn)行了研究，并證明零價(jià)鐵是一種對(duì)有機(jī)染料普遍有效的還原劑。Fei Pan等〔23〕應(yīng)用零價(jià)鐵/活性炭系統(tǒng)對(duì)有機(jī)染料進(jìn)行降解，發(fā)現(xiàn)該種方法具有降解效率高、反應(yīng)時(shí)間短、成本低、沒有中間產(chǎn)物及二次污染等多種優(yōu)勢(shì)。盡管如此，由于零價(jià)鐵自身的物理、化學(xué)性質(zhì)，其在應(yīng)用中還存在以下問題：〔1〕由于零價(jià)鐵還原性強(qiáng)、比表面積大及表面能大，很容易被氧化并生成氧化物覆蓋在零價(jià)鐵表面，這大大降低了反應(yīng)的比表面積〔24〕，導(dǎo)致降解效率降低;〔2〕由于有機(jī)染料具有親質(zhì)性，容易在環(huán)境中被有機(jī)質(zhì)吸附，由此降低了吸附到零價(jià)鐵表面的速率，影響了降解效率〔25〕。為解決零價(jià)鐵應(yīng)用過程存在的上述問題，需要對(duì)零價(jià)鐵技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。普遍采用的方法有：〔1〕物理輔助方法，如超聲;〔2〕將零價(jià)鐵工藝與其他工藝復(fù)合聯(lián)用，如ZVI-UASB復(fù)合工藝。其中，將零價(jià)鐵與其他工藝復(fù)合聯(lián)用的方法能夠顯著提高處理效果，可靈活應(yīng)用于水體和土壤修復(fù)中，成為目前研究 多的方法，其在印染廢水處理方面具有十分廣泛的應(yīng)用前景。

2 零價(jià)鐵降解印染廢水的機(jī)理

還原反應(yīng)和吸附絮凝反應(yīng)是零價(jià)鐵降解有機(jī)染料的主要途徑。Zhengxian Chen等〔26〕研究發(fā)現(xiàn)，納米零價(jià)鐵對(duì)于活性有機(jī)染料甲基橙的降解機(jī)理為還原作用與吸附絮凝作用，這很好地證明了上述觀點(diǎn)。下面從還原作用、吸附絮凝作用2個(gè)方面詳細(xì)介紹零價(jià)鐵降解印染廢水的機(jī)理。

2.1 還原作用

零價(jià)鐵是一種化學(xué)性質(zhì)活潑的金屬，具有較強(qiáng)的還原能力，其標(biāo)準(zhǔn)還原電位為-0.440 V。由于零價(jià)鐵具有強(qiáng)還原能力，它能夠改變有機(jī)污染物的分子結(jié)構(gòu)，從而降低其毒性。零價(jià)鐵對(duì)于印染廢水的還原降解機(jī)理，主要是通過強(qiáng)還原反應(yīng)斷裂染料的發(fā)色基團(tuán)或助色基團(tuán)，如偶氮染料的偶氮雙鍵〔見反應(yīng)方程式〔1〕〕、蒽醌染料中的蒽醌環(huán)〔以苯醌為例，見反應(yīng)方程式〔2〕〕來達(dá)到脫色礦化的目的。還原反應(yīng)的具體路徑可分為以下5步：〔1〕反應(yīng)物從溶液主體擴(kuò)散至零價(jià)鐵表面;〔2〕反應(yīng)物被零價(jià)鐵表面所吸附;〔3〕反應(yīng)物與零價(jià)鐵在鐵表面進(jìn)行還原反應(yīng);〔4〕反應(yīng)產(chǎn)物從零價(jià)鐵表面解析;〔5〕反應(yīng)產(chǎn)物重新擴(kuò)散至溶液主體中〔27〕。

2.2 吸附絮凝作用

吸附絮凝作用是零價(jià)鐵降解印染廢水的另一種重要途徑。很多研究表明，在pH偏堿性條件下，吸附絮凝作用是零價(jià)鐵降解印染廢水的主要途徑。零價(jià)鐵對(duì)有機(jī)染料具有吸附作用，而零價(jià)鐵氧化反應(yīng)所生成的鐵鹽亦是一種常規(guī)的絮凝劑，能夠與有機(jī)染料形成絡(luò)合物，從而達(dá)到有效降解有機(jī)染料的目的。