含聚乙烯醇废水处理技术研究进展

聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol，简称PVA)，是目前发现的高聚物中唯一具有水活性的有机高分子化合物。因其具有强力的黏结性，气体阻隔性，耐磨性等良好的化学、物理性能，被作为纺织行业的上浆剂，建筑行业的涂料、黏结剂，化工行业的乳化剂、分散剂，医药行业的润滑剂，造纸行业的粘合剂及土壤的改良剂而广泛应用[1-2]。但含有PVA 的工业废水，具有COD 值高，可生化性差等特点，倘若排入水体，因其具有较大的表面活性使得接纳的水体产生大量泡沫，不利于水体复氧，而且还会促进水体沉积物中重金属的迁移释放，破坏水体环境[3]。

国内外学者对含PVA 工业废水的处理，做了大量的研究，并取得了一批重要的科研成果。在这些研究中，对PVA 废水的处理方法大致可划分为三类，即物理法，化学法和生物法。其物理法主要有盐析凝胶法、吸附法、萃取法、膜分离法和泡沫分离法等；化学法主要有高级湿式氧化法、光催化氧化法、Fenton 氧化法、过硫酸盐氧化法、微波辐射法和电化学法；生物法主要通过活性污泥利用微生物的新陈代谢作用来降解PVA。

1 物理法

1.1 盐析凝胶法

在对PVA 废水的处理过程，可采用盐析凝胶法进行。即根据PVA 特性，向废水中投加盐析剂硫酸钠和胶凝剂硼砂，使得硼砂与PVA 分子发生反应，形成PVA-硼砂双二醇型结构，在Na+和SO42-的极性作用下，通过其强大的水和能力将大量的水吸附到周围，使得PVA 脱水从废水中析出。

郭丽[4]采用盐析法退浆废水中的聚乙烯醇进行回收试验，结果表明，当废水中PVA 浓度为12 g/L 时，硫酸钠和硼砂用量分别为14 g/L 和1.4 g/L，控制反应时间20 min，反应温度50 ℃，溶液初始pH 为8.5～9.5，PVA 回收率大于90 %。

徐竟成等[5]采用化学凝结法对纺织印染退浆废水中的聚乙烯醇进行处理回收，成功地进行了生产性规模回收废水中的PVA，PVA 回收率和COD 去除率均达80%左右。

阎德顺等人[6]采用凝结法对退浆废水中的PVA 进行回收研究。结果表明，PVA 间歇反应回收率可达90 %，在此基础上，实现了PVA 连续化回收工艺，回收率达80 %。

1.2 吸附法

吸附法作为一种低能耗的固体萃取技术，在溶解性有机物的处理中有着不可比拟的优势。吸附法依靠吸附剂上密集的孔道、巨大的比表面积或通过表面各种功能基团与被吸附物质分子之间的多重作用力，达到有选择性地富集有机物的目的。吸附法的优势在于对难降解的有机物有较好地去除效果[7]。

Shishir Kumar Behera 等人[8]采用活性碳对PVA 吸附去除进行动力学研究。结果表明，当PVA 初始浓度为50 mg/L 时，投加活性碳浓度5 g/L，温度为20 ℃，pH 为6.5，搅拌转速150 r/min，反应时间30 min，PVA 去除率可达到92 %。

1.3 萃取法

萃取法作为一种高效的富集分离技术，其根据不同物质，在不同的溶剂中分配系数的大小不等的原理，利用与水不相溶的有机溶剂与试液一起振荡，使得目标物质在有机相中得以富集，具有选择性好、回收率高、设备简单、操作简便、快速，以及易于现自动控制等特点，广泛用于分析化学、无机化学、放射化学、湿法冶金以及化工制备等领域。

聚乙烯醇可用水不溶性的烃类(按100 %~120 %聚乙烯醇的质量)进行萃取而去除。含聚乙烯醇0.3 g/L 的废水，在室温下用35 %(质量)的己烷，以1000 r/min 搅拌10 min，静置1 h 后分层，水相中COD 值为86.5 mg/L，COD 去除率为59.8 %，如重复萃取3 次，则COD 降低为41.6 mg/L 相当于80.65 %的去除率[9]。

1.4 泡沫分离法

泡沫分离法是利用泡沫与水界面的物理吸附作用以表聚物形式去污净水的方法。其通过向溶液中鼓泡并形成泡沫层，使得泡沫层与液相主体分离，从而达到浓缩表面活性物质或净化液相体的目的[10]。泡沫分离技术具有设备简单、能耗低、投资少等特点，在化工、医药、污水处理等领域应用广泛。

含聚乙烯醇的废水可通入空气，使其气泡溢出而去除PVA。1 m3的聚乙烯醇废水中含有COD 843 mg/L，以1.8 L/min 的速度通入空气，去除产生的泡沫，78 min 后，废水的体积减少到原来的70 %，而COD 值降低到193 mg/L[9]。

1.5 膜分离法

膜分离技术是通过膜对混合物中各组分的选择渗透作用的差异，以外界能量或化学位差为推动力，对物质进行分离、富集、提纯的有效液体分离技术[11]，具有低能耗，易操作且可实现废水的循环利用和回收有用物质等优点。其在污水处理领域应用广泛，并形成了微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)等新的污水处理方法。

王静荣等[12]采用美国Abcor 公司的卷式膜超滤装置可以从聚乙烯醇退浆废水中回收PVA 试验。结果表明，该方法是可行的。控制料液温度在60~80 ℃，操作压力为0.4~0.6 MPa 条件下，可使浓度0.5 %~1.0 %的聚乙烯醇废水浓缩至10.0 %，聚乙烯醇的去除率在95 %以上，回收的聚乙烯醇浆料经调配后，可回用于生产，满足生产工艺上的要求。郑辉东等[13]针对纺织印染厂排放的含PVA 退浆皮水，利用中空纤维超滤膜实验装置对其进行处理试验。结果表明，处理后的废水达到中水标准，可以循环使用。

马星骅等[14]以陶瓷膜作为载体，高岭土作为涂膜材料制备了动态膜并研究了动态陶瓷膜对PVA 退浆废水的处理效果。结果表明，在高岭土涂膜质量浓度0.6 g/L，跨膜压差0.3 MPa，错流速度3 m/s，温度50 ℃的条件对废水进行过滤，PVA 及COD 的去除率分别可达56 %和71 %。