用粉煤灰處理造紙廢水的試驗研究

于衍真
（濟南大學土木建筑學院 濟南 250022）

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

1、前言

　　當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。
　　 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，而且嚴重污染了環(huán)境。如何將粉煤灰綜合利用，是當今環(huán)境科學的重要研究課題。粉煤灰形貌是具有一定活性的球狀細小顆粒，此種材料經(jīng)粉磨后表面具有較高的活性，隨粉磨細度的增加其活性增加，對于水中雜質(zhì)具有較好的吸附性能與離子交換能力，利用粉煤灰對造紙廢水進行處理材料費用低、操作方法簡便、并且有利于固液分離，本實驗取得了較為滿意的效果。

2、實驗部分

2.1 實驗用材料
　　 實驗用粉煤灰取自濟南電廠，其主要化學組成如表1。

表1. 粉煤灰化學組成

　　實驗用造紙廢水取自濟南造紙總廠，其水質(zhì)狀況見表2

表2. 造紙廢水水質(zhì)

　　實驗用鹽酸、硫酸等材料均購自濟南化工商店。
2.2 實驗方法
　　將粉煤灰在烘箱內(nèi)烘干，并加工成不同細度，然后用酸進行表面處理。用酸處理后的粉煤灰對造紙廢水進行吸附性能實驗。（1）測定不同細度的粉煤灰對廢水中雜質(zhì)的吸附量。（2）測定不同接觸時間下、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. 實驗結(jié)果及分析

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

表3. 粉煤灰細度對雜質(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工業(yè)廢水中雜質(zhì)的吸附能力較強，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應(yīng)盡量選用粒度較小的細灰。
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，隨粉煤灰用量的增加處理效果迅速提高，當粉煤灰用量達到一定值后，雜質(zhì)去除率的提高速度變緩。為保證對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接觸時間的影響
　　 利用粉煤灰對造紙廢水處理時，攪拌接觸時間不同其處理效果不同，在不同接觸時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，接觸時間為15min時比較適宜。

表5接觸時間對處理效果的影響

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，試驗結(jié)果見表6。從實驗結(jié)果看，用粉煤灰處理廢水時沉淀物的沉淀速度非?？?，這給工業(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處理機理分析
　　用粉煤灰處理廢水的作用機理可從以下幾個方面來考慮。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，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，對懸浮顆粒能進行網(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，形成了一個較大的懸浮體。當停止攪拌時，這些包含有粉煤灰顆粒的懸浮體由于容重較大會迅速的沉降，因而提高了處理效率。

4. 結(jié)束語

　　粉煤灰對造紙廢水中雜質(zhì)具有很好的吸附作用，粉煤灰的細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

1、于衍真等.粉煤灰混凝劑的性能研究.環(huán)境科學學報 1998,18(4)
2、劉國光等.粉煤灰吸附性能的研究.環(huán)境科學研究 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，濟南大學土木建筑學院院長、教授。主要研究方向為利用工業(yè)廢渣處理工業(yè)廢水的試驗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省級研究課題，獲省級科技進步二等獎、三等獎六項，取得專利多項，并獲發(fā)表學術(shù)論文近四十篇。

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