用粉煤灰處理造紙廢水的試驗(yàn)研究

于衍真
（濟(jì)南大學(xué)土木建筑學(xué)院 濟(jì)南 250022）

　　摘 要：用經(jīng)處理后的粉煤灰對(duì)造紙廢水進(jìn)行了試驗(yàn)研究，探討了粉煤灰摻量、接觸時(shí)間等因素的影響。對(duì)粉煤灰細(xì)度與吸附性能的關(guān)系進(jìn)行了試驗(yàn)研究。并對(duì)粉煤灰與造紙廢水的作用機(jī)理進(jìn)行了初步探討。
　　關(guān)鍵詞：粉煤灰，吸附性能，造紙廢水，接觸時(shí)間

1、前言

　　當(dāng)前水污染問題在各地已成為普遍問題。特別是城鎮(zhèn)和工業(yè)區(qū)附近的水體污染最為嚴(yán)重,造成這種現(xiàn)象的原因除城市人口密度大、生活廢水多以外，主要是來自工業(yè)廢水的污染。其中造紙廢水是重要的污染源之一，造紙廢水不僅酸堿度高而且氣味大，是水污染治理的重點(diǎn)。
　　 粉煤灰是火力發(fā)電廠燃煤粉鍋爐排出的廢渣，我國電力以燃煤為主，每年約有近億噸粉煤灰排放，其中少部分（20%～30%）用于建筑、交通、土壤改良等方面，其余的大部分堆積廢棄，這不僅占用了大量土地，而且嚴(yán)重污染了環(huán)境。如何將粉煤灰綜合利用，是當(dāng)今環(huán)境科學(xué)的重要研究課題。粉煤灰形貌是具有一定活性的球狀細(xì)小顆粒，此種材料經(jīng)粉磨后表面具有較高的活性，隨粉磨細(xì)度的增加其活性增加，對(duì)于水中雜質(zhì)具有較好的吸附性能與離子交換能力，利用粉煤灰對(duì)造紙廢水進(jìn)行處理材料費(fèi)用低、操作方法簡便、并且有利于固液分離，本實(shí)驗(yàn)取得了較為滿意的效果。

2、實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)用材料
　　 實(shí)驗(yàn)用粉煤灰取自濟(jì)南電廠，其主要化學(xué)組成如表1。

表1. 粉煤灰化學(xué)組成

　　實(shí)驗(yàn)用造紙廢水取自濟(jì)南造紙總廠，其水質(zhì)狀況見表2

表2. 造紙廢水水質(zhì)

　　實(shí)驗(yàn)用鹽酸、硫酸等材料均購自濟(jì)南化工商店。
2.2 實(shí)驗(yàn)方法
　　將粉煤灰在烘箱內(nèi)烘干，并加工成不同細(xì)度，然后用酸進(jìn)行表面處理。用酸處理后的粉煤灰對(duì)造紙廢水進(jìn)行吸附性能實(shí)驗(yàn)。（1）測定不同細(xì)度的粉煤灰對(duì)廢水中雜質(zhì)的吸附量。（2）測定不同接觸時(shí)間下、不同粉煤灰摻量下廢水的固體懸浮物除去率，COD除去率、色度除去率、上清液高度變化。

3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 粉煤灰細(xì)度對(duì)吸附性能的影響
　　利用不同細(xì)度的粉煤灰對(duì)造紙廢水中雜質(zhì)進(jìn)行吸附試驗(yàn)，單位重量粉煤灰對(duì)雜質(zhì)的吸附值測試結(jié)果見表3。

表3. 粉煤灰細(xì)度對(duì)雜質(zhì)吸附性能的影響

　　由表3測試結(jié)果看出，顆粒較小的粉煤灰對(duì)工業(yè)廢水中雜質(zhì)的吸附能力較強(qiáng)，325目粉煤灰的吸附能力比80目粉煤灰的吸附能力高出81.3%，因此粉煤灰處理造紙廢水時(shí)應(yīng)盡量選用粒度較小的細(xì)灰。
3.2粉煤灰用量的影響
　　在不同的粉煤灰用量下，分別測定其對(duì)造紙廢水處理的固體懸浮物去除率、COD去除率、色度去除率，測試結(jié)果見表4。

表4 粉煤灰用量對(duì)造紙廢水處理效果的影響

　　由表4結(jié)果可知，在粉煤灰用量較少時(shí)，隨粉煤灰用量的增加處理效果迅速提高，當(dāng)粉煤灰用量達(dá)到一定值后，雜質(zhì)去除率的提高速度變緩。為保證對(duì)造紙廢水的處理效果，又不致使沉淀物的量太大，選用20g/L比較合理。
3.3接觸時(shí)間的影響
　　 利用粉煤灰對(duì)造紙廢水處理時(shí)，攪拌接觸時(shí)間不同其處理效果不同，在不同接觸時(shí)間下的處理效果見表5。在保證處理效果又提高處理效率的前提下，接觸時(shí)間為15min時(shí)比較適宜。

表5接觸時(shí)間對(duì)處理效果的影響

3.4上清液高度測定
　　粉煤灰與造紙廢水混合攪拌15min后，將混合液倒入量筒，觀察上清液高度的變化，試驗(yàn)結(jié)果見表6。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，用粉煤灰處理廢水時(shí)沉淀物的沉淀速度非?？欤@給工業(yè)化生產(chǎn)提供了良好的工藝條件。

表6上清液高度測量結(jié)果

3.5處理機(jī)理分析
　　用粉煤灰處理廢水的作用機(jī)理可從以下幾個(gè)方面來考慮。第一、經(jīng)處理的粉煤灰可以釋放出大量的Al⁺³、Fe⁺³正離子，因此能有效降低或消除水中懸浮膠粒的z電位，使懸浮膠粒脫穩(wěn)。同時(shí)，粉煤灰顆粒經(jīng)酸處理后，表面形成了許多凹槽和孔洞，能吸附這些脫穩(wěn)膠粒。第二、經(jīng)處理后的粉煤灰混合物中含有Al₂(SO₄)₃、FeCl₃、AlCl­₃、Fe₂(SO₄)₃、FeSO₄、H₂SiO₃等多種成分。這些混凝物質(zhì)中，特別是硅酸凝膠的存在，對(duì)懸浮顆粒能進(jìn)行網(wǎng)捕，起到了有利于混凝的吸附架橋作用。另外，粉煤灰混合物中的水解物質(zhì)水解可形成許多復(fù)雜的絡(luò)合物，這些絡(luò)合物不斷縮聚反應(yīng)，逐漸形成了高分子聚合物，隨著縮聚反應(yīng)的不斷進(jìn)行，聚合物的電荷不斷升高，這更有利于吸附廢水中懸浮的膠體雜質(zhì)。第三、在混凝攪拌的過程中，粉煤灰懸浮于不斷產(chǎn)生絡(luò)合物的廢水當(dāng)中，由于粉煤灰的吸附性，使許多絡(luò)合物和高分子聚合物將粉煤灰顆粒包裹在中間，形成了一個(gè)較大的懸浮體。當(dāng)停止攪拌時(shí)，這些包含有粉煤灰顆粒的懸浮體由于容重較大會(huì)迅速的沉降，因而提高了處理效率。

4. 結(jié)束語

　　粉煤灰對(duì)造紙廢水中雜質(zhì)具有很好的吸附作用，粉煤灰的細(xì)度增加則吸附性能提高。粉煤灰經(jīng)硫酸或鹽酸處理后再對(duì)造紙廢水處理可取得良好效果，處理效果與粉煤灰用量及接觸時(shí)間等因素有關(guān)。
　　 酸處理的粉煤灰混合物中含有Al₂(SO₄)₃、FeCl₃、H₂SiO₃、 AlCl₃、 Fe₂(SO₄)₃、H2SiO3等多種成份, 比普通的混凝劑更容易形成絡(luò)合物及高分子聚合物。其混凝過程是電解質(zhì)的脫穩(wěn)凝聚作用，硅酸凝膠等高聚物的助凝作用，粉煤灰顆粒的吸附沉淀作用等綜合結(jié)果。
　　 粉煤灰對(duì)造紙廢水的處理過程中，由于粉煤灰的容重較大，使得懸浮凝聚物沉淀速度很快，因此非常有利于廢水處理的工業(yè)化生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

1、于衍真等.粉煤灰混凝劑的性能研究.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào) 1998,18(4)
2、劉國光等.粉煤灰吸附性能的研究.環(huán)境科學(xué)研究 1994,7 (5)
3、馬艷然等.粉煤灰處理含氟廢水.水處理技術(shù) 1993,19 (6)
4、王寶貞等.水污染控制工程.高等教育出版社，1990　

作者簡介：

于衍真，女，濟(jì)南大學(xué)土木建筑學(xué)院院長、教授。主要研究方向?yàn)槔霉I(yè)廢渣處理工業(yè)廢水的試驗(yàn)研究及固體廢棄物的綜合利用，近幾年來圍繞該課題主持與參加了十多項(xiàng)省級(jí)研究課題，獲省級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)六項(xiàng)，取得專利多項(xiàng)，并獲發(fā)表學(xué)術(shù)論文近四十篇。

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