用粉煤灰处理造纸废水

2005/9/15 10:06:49

摘　要：用处理后的粉煤灰对造纸废水进行处理试验，分析了粉煤灰掺量、接触时间等因素对处理效果的影响，研究了粉煤灰细度与吸附性能的关系，对粉煤灰与造纸废水的作用机理进行了初步探讨。
关键词：粉煤灰　吸附性能　造纸废水　接触时间
分类号：X773　文献标识码：D▲

　　当前，水污染问题较为普遍，未处理的造纸废水是水污染治理的重点。
　　粉煤灰是具有一定活性的球状细小颗粒，经过粉磨，表面具有较高的活性，且随粉磨细度增加活性增大，对于水中杂质具有较好的吸附能力和离子交换能力，可用于处理造纸废水。

1　实验部分

1.1　实验用材料
　　实验用粉煤灰化学组成见表1。

表1　粉煤灰化学组成(%)

SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	烧失量
57.90	25.20	7.15	2.68	1.33	5.83

　　实验用造纸废水取自济南造纸总厂，水质状况见表2。

表2　造纸废水水质

COD(mg/L)	SS(mg/L)	透光率T_400nm%	pH
1310.5	704.3	0.04	10.0

　　实验用盐酸、硫酸均为市购。
1.2　实验方法
　　将粉煤灰在烘箱内烘干并加工成不同细度，然后用酸进行表面处理。用酸处理后的粉煤灰对造纸废水进行吸附性能实验：①测定不同细度的粉煤灰对废水中杂质的吸附量；②测定不同接触时间、不同粉煤灰掺量时废水中悬浮物除去率、COD除去率、色度除去率和上清液高度变化。

2　实验结果及分析

2.1　粉煤灰细度对吸附性能的影响
　　利用不同细度的粉煤灰对造纸废水中杂质进行吸附试验，单位重量粉煤灰对杂质的吸附值测试结果见表3。

表3　粉煤灰细度对杂质吸附性能的影响

粉煤灰细度	过325 目筛	过170 目筛	过80 目筛	原状灰
吸附量 mg/g	29	21	16	22

　　由表3看出，颗粒较小的粉煤灰对废水中杂质的吸附能力较强，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，用粉煤灰处理造纸废水时应尽量选用粒度较小的细灰。
2.2　粉煤灰用量的影响
　　在不同粉煤灰用量下，分别测定其对造纸废水处理时悬浮物的去除率、COD去除率和色度去除率，测试结果见表4。

表4　投灰量对造纸废水处理效果的影响

粉煤灰用量 (g)	SS去除率 (%)	COD去除率 (%)	色度去除率 (%)
5	56.6	40.3	59.8
10	79.8	57.8	83.3
15	86.2	64.0	92.9
20	90.2	69.9	98.5
25	91.6	70.5	98.8

　　由表4可知，当粉煤灰用量较少时，处理效果随粉煤灰用量增加迅速提高，当粉煤灰用量达到一定值后，杂质去除速度变缓。为保证造纸废水的处理效果，又不致使沉淀物的量太大，用灰量宜选20g/L。
2.3　接触时间的影响
　　用粉煤灰处理造纸废水时，搅拌接触时间不同处理效果也不同，见表5。在保证处理效果又提高处理效率的前提下，接触时间以15min比较适宜。

表5　接触时间对处理效果的影响

接触时间 (min)	SS去除率 (%)	COD去除率 (%)	色度去除率 (%)
5	80.9	61.1	84.3
9	86.4	64.0	91.9
12	88.4	67.0	94.7
15	90.2	69.9	98.5
18	90.9	70.9	98.6

2.4　上清液高度测定
　　粉煤灰与造纸废水混合搅拌15min后倒入量筒，观察上清液高度变化，试验结果见表6。从实验结果看，用粉煤灰处理后的废水中沉淀物的沉淀速度非常快，这一结果给工业化生产提供了良好的参照。

表6　上清液高度测量结果

静置时间(min)	上清液高度(cm)
1	3
3	12
5	17
7	18
30	18

2.5　处理机理分析
　　用粉煤灰处理废水的作用机理可从几个方面考察：第一、经处理的粉煤灰释放出大量Al⁺³、Fe⁺³离子，能有效降低或消除水中悬浮胶粒的电位，使悬浮胶粒脱稳；同时，经酸处理的粉煤灰颗粒表面形成许多凹槽和孔洞，能吸附这些脱稳胶粒。第二、经处理的粉煤灰混合物中含有Al₂(SO₄)₃、FeCl₃、AlCl₃、Fe₂(SO₄)₃、FeSO₄、H₂SiO₃等成分。这些物质中，特别是硅酸凝胶的存在，能够捕收悬浮颗粒，起到混凝吸附架桥作用。另外，粉煤灰混合物中的水解物质水解时能形成许多复杂的络合物，这些络合物不断发生缩聚反应，逐渐形成高分子聚合物，随着缩聚反应的不断进行，聚合物的电荷不断升高，更有利于吸附废水中悬浮的胶体杂质。第三、在混凝搅拌过程，粉煤灰悬浮于不断产生络合物的废水中，由于粉煤灰的吸附性，使许多络合物和高分子聚合物将粉煤灰颗粒包裹在中间，形成一个较大的悬浮体。当停止搅拌时，这些包含有粉煤灰颗粒的悬浮体由于容重较大会迅速沉降，从而提高处理效率。

结束语

　　粉煤灰对造纸废水中的杂质具有很好的吸附作用，粉煤灰的颗粒越小吸附性能越高。粉煤灰经硫酸或盐酸处理后再用于处理造纸废水，效果良好。该效果与粉煤灰用量及接触时间等因素有关。
　　用酸处理的粉煤灰混合物中含有Al₂(SO₄)、FeCl₃、H₂SiO₃、AlCl₃、Fe₂(SO₄)₃、H₂SiO₃等成分，比普通混凝剂更容易形成络合物及高分子聚合物。其混凝过程包括电解质的脱稳凝聚作用、硅酸凝胶等高聚物的助凝作用以及粉煤灰颗粒的吸附沉淀作用等综合效应。
　　在用粉煤灰处理造纸废水的过程中，由于粉煤灰的容重较大，使悬浮凝聚物迅速沉淀，因而非常有利于废水的工业化处理。■

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