摘要：世界上产量最大的合成纤维是聚酯纤维，在合成过程中，锑元素会以游离状态均匀地分散到聚酯纤维中，这些纤维进入织造厂或者印染厂进一步加工时，在退浆和碱减量工序中，游离的锑就会进入到废水中并沉积下来。本文以印染废水中锑元素的处理为例，综合考虑COD、锑的去除率、出水色度、成本等因素，把高浓度的含锑废水分离出来，进行分质处理，按照一定的比例在废水中加入硫酸铁，对锑有很好的去除作用。

    关键词：聚酯纤维  印染废水  硫酸铁

0 前言

    水体是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。由于人类活动的影响，进入水体环境中的污染物质越来越多，这些污染物给环境和人体健康造成了许多问题。

    印染工业一直以来是东部沿海地区的重要工业。而印染工业的废水处理一直是水污染治理中的难点。我国工业废水的排放量巨大，达不到排放标准的工业废水排入水体后，污染着地表水和地下水，对人们的身体和生活产生了巨大的威胁。如2014年7月12日的太浦河锑含量超标事件。当日，吴江区环保局接到通报，称太浦河下游的浙江饮用水水源地水样中检测出锑含量为5.02微克／升，而限量应在5微克／升以下。随后，在尚无法完全确定锑元素来源，并采取切实有效的手段解决问题之时，吴江当地只能暂时对印染企业停产、限产，以减少废水排放量来达成降低浓度的目的。而目前江苏地区印染企业产量占全国约9%，其中吴江地区近30亿米，在江苏占比60%，在全国占比5.5%。对吴江区而言，丝绸纺织行业于地方经济发展的重要性更是不言而喻。所以这种“一刀切”的处理措施对地区的经济有着重大影响，特别是对本就景况不佳的印染企业而言，由此带来的订单延误和客户转移等各种问题更会对企业的发展造成巨大打击。所以我们必须加倍努力，攻克难题。

    1 关于锑

    1.1 锑的定义

    锑( antimony)，元素符号为Sb，取自其拉丁文名stibium，属于元素周期表中第V主族，原子序数5 1，原子量121.75。锑仅在赤热时与水反应放出氢气；高温时可与氧反应，生成三氧化二锑，为两性氧化物，难溶于水，但溶于酸和碱；可与浓硝酸反应。金属锑不是一种活泼性很强的元素，在室温中不会被空气氧化，但能与氟、氯、溴化合；加热时才能与碘和其他金属化合。易溶于热硝酸，形成水合的氧化锑。能与热硫反应，生成硫酸锑。

    1.2 锑的危害

  锑是两性稀有金属，总共有四种价态(-3，0，+3，+5)，后两者为环境中的主要价态；另外还分无机和有机锑化合物。锑不是生物体必需的元素。不同价态的锑毒性大小顺序如下：0价>+3 (III)价>+5(V)价>有机锑，其中三价锑的毒性比五价锑高十倍。室温、空气中稳定金属锑层状结构，最早埃及用于化妆、眼影粉，60%用于阻燃剂，20%电池中合金材料合成，焊接剂，稳定剂、催化剂、医药上催吐剂等。水中锑来自于含锑岩石的溶解，含锑工业废水的排放，以及含锑的降雨等。

    1.3 锑在纺织印染过程中的作用

    在纺织品印染中，涤纶原料聚酯纤维合成时，对苯二甲酸与乙二醇合成需要使用含锑的催化剂，例如醋酸锑、乙二醇锑。它是目前最高效和最经济的催化剂，几乎能够帮助实现百分之百的转化率。

    但是，在享受它高效的转化率的同时，合成过程的锑元素会以游离状态均匀分散到聚酯纤维中，这些纤维进入印染厂或者织造厂进一步加工时，在退浆和碱减量工序中，游离的锑就会进入到废水中并沉积下来。而锑在印染、喷织废水中层层累积之后，最终可能会出现超标的情况。所以如何去除沉积在印染废水中的锑就成为印染企业需要重点解决的问题。

    1.4 纺织印染行业中锑的来源

    1.4.1 纺织厂的喷丝过程：转移到废水中的锑元素含量大概为400-600ug/L;

    1.4.2 印染企业的碱减量、退浆等前处理：转移到废水中的锑元素含量大概为2000-5000ug/L;

    1.4.3 印染企业的染色过程：转移到废水中的锑元素含量大概为600-800ug/L。

    1.5 锑在水体中的存在形式

    三价锑离子pH在2～10内以中性分子Sb(OH)₃、Sb0(OH)、Hsb0₂存在，强酸环境下的存在形式为Sb0+或Sb(OH)²⁺，强碱环境下是Sb0^2-或Sb(OH)^4-，游离态的Sb³⁺只可能存在于极端酸性的环境中。

    五价锑离子在弱酸、中性和碱性范围内以Sb(OH)₆^-或Sb0₃^-形式存在，强酸条件下存在形式为Sb0₂^-。

    2 国内和国际对锑含量的标准测试

    2.1 国家标准

    《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)要求金属锑的限值指标为0.1 mg/L；

    《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中，集中式生活饮用水地表水源地特定项目标准限值中，0.005 mg/L；

    《生活饮用水卫生规范》（卫生部，2001年）表3，非常规指标及其限值0.005 mg/L；

    《城市给水工程规划规范》(GB50282-98)附录A，生活饮用水水质一级标准0.1 mg/L；

    水源地标准：0.05 mg/L。

  2.2 国外标准

    世界卫生组织基于家鼠身上观测到的0.43 mg/（kg．d）的致病含锑量，规定饮用水中的锑含量应低于5 u g/L；

    美国环保局将饮用水中锑的MCLG和MCL值均定为65ug/L；

    德国规定人体每日平均吸锑量为235ug SB/d；

    欧盟规定饮用水中锑的最大允许浓度为55ug/L；

    日本规定饮用水中锑的最大允许浓度为25ug/L。

    3 如何对印染废水中的锑进行处理

    3.1 传统印染废水的处理方法

    一般印染企业在处理印染废水的时候，为了降低COD浓度，往往会添加聚合氯化铝。这样虽然能够降低COD浓度，但是对锑的去除效果不是很理想。

    3.2 新型印染废水的处理方法

    3.2.1 投加铁盐和硫离子

    铁盐对于锑的去除主要应用于饮用水的处理，因为铁盐是水处理中的常用药剂，这样不会在去除锑的同时带来二次污染。利用硫酸铁对锑有良好的絮凝作用的性质，来去除污染水中的锑。实验时我们用硫酸铁和聚合氯化铝分别进行混凝烧杯实验，处理自配和天然的含锑水样。结果表明，氯化铝的去除作用不大，硫酸铁是比较有效的除锑药剂。

    3.3 印染废水实际实验结果

    经过对实际印染废水的实验对比，最后综合考虑COD、锑的去除率、出水色度、成本等因素，我们同样认为聚合硫酸铁是最理想的选择。

    在实验过程中，我们把聚合硫酸铁添加到印染废水中以后，会水解产生矾花，经过絮凝、吸附之后，锑就转移到了污泥里，然后再通过对污泥进行焚烧处置达到消除锑的目的。而且相对于聚合氯化铝，聚合硫酸铁去除COD的效率更高。经过实验汇总我们发现按照0.4‰的比例投加硫酸铁，效果最好，对锑的去除率可以达到95%以上。为了更高效的处理锑，我们还可以把高浓度的含锑废水分离出来，进行分质处理，减少了集中处理时的浪费，使处理更高效。

    4 利用硫酸铁处理印染废水的实际处理方法

    含锑浓度高的废水首先进入调节池，经过气浮处理（投加酸和氯化铝去除率为40-50%左右）之后，与低浓度废水一起进入生化好氧池进行生化处理。而后经过物化处理絮凝反应（反应池中由原本的投加氯化铝改为投加硫酸铁，更改以后对锑的去除率可以达到95%以上），最后处理后的废水经过采样监测数据显示，锑的浓度降低到了50ug/L以下，符合工业水污染物排放标准，可以达标排放。

    5 利用硫酸铁处理锑存在的弊端

    添加聚合硫酸铁是把“双刃剑”，利用硫酸铁处理污水过程中，如果企业为了节约水资源、提高水的利用率而采取中水回用的措施，那么经过硫酸铁处理的水中含有的铁离子极易污染反渗透膜而且无法清除。正常情况下一套反渗透膜的使用时限是5年。但是使用硫酸铁作为絮凝剂以后，用于中水回用的反渗透膜就急剧衰减，短时间内就换掉了大量的反渗透膜，大大增加了企业的生产成本，给企业带来了巨大损失。

    6 对印染废水处理的未来展望

    锑对环境的污染，已引起人们的高度重视，但是，由于目前还没有找到可以代替锑的催化剂，只要涤纶纤维还在生产，锑的产生就不可避免。同时，由于锑特殊的物理化学性质，如何在寻求新的处理方法、药剂和材料的时候又要考虑尽量不因此而增加企业水处理的成本，这是我们要正视并积极寻找科学的办法去解决的问题。另一方面也要提高我们的认识，任何事物都有两面性，只要锑含量在科学合理的范围内，我们就不需要一味地去排斥它。我们要更好的利用它创造更大的价值，促进企业的繁荣发展。

    参考文献

    [1] 董冲冲，蒋红，余昊，等．涤纶生命周期中重金属锑的来源解析及检测[J].纺织检测与标准，2015年01期，29-34.

    [2] 朱静，李天祥，工业废水中锑的检测和治理方法研究进展[J].贵州化工，2009年02期，49-53