标题:印染废水处理中的应用研究之粉煤灰

　　　印染废水处理中的应用研究之粉煤灰

　　印染废水是中国目前主要的、难处理的工业废水之一。印染废水的主要污染物是染料、浆料、酸、碱、无机盐、纤维杂质及油荆等。其特点是废水量大，有机物浓度大，难生物降解，色度深，水质复杂多变。其中尤以染料的污染*为严重，其残存的染料组分即使浓度很低，也会造成水体透光率降低，影响其二次使用。如何选择一个有效经济的印染废水的脱色方法，是废水处理的一个重要课题。

　　粉煤灰是燃煤电厂粉煤燃烧排放的废弃物，中国每年排放的粉煤灰超过1亿t，但其利用率仅为3O，主要限于建材制品、建筑工程、道路工程等方面。由于粉煤灰独特的物理化学特性及低廉的价格，使得其在废水处理方面具有广阔的应用前景。笔者参考有关资料，就粉煤灰在印染废水处理中的研究现状及作用机理进行综述，并提出当前存在的主要问题和今后研究的方向。

　　1 粉煤灰的结构特点及印染废水处理机理

　　粉煤灰是一种多孔性松散固体集合物，主要是由SiO2，Al2O3，CaO，Fe2O3，Ti02，MgO，Na2O，SO。，MnO等组成的海绵状和球状的细小颗粒，平均几何内径为40 tim，比表面积较大，一般为500～5 000 cm /g[2]。从粉煤灰的结构特点和理化性质看，粉煤灰处理印染废水的机理主要是吸附作用，包括物理吸附和化学吸附。物理吸附指粉煤灰与吸附质问通过分子间引力产生吸附。这一作用取决于粉煤灰的多孔性和比表面积，比表面积越大，吸附效果越好。化学吸附是指粉煤灰表面存在大量的铝、铁、硅等活性点，能与吸附质通过某种化学作用发生结合，形成离子交换和离子对的吸附。另一方面，粉煤灰中的一些成分还能与废水中的有害物质发生吸附一絮凝沉淀协同作用而使废水得以净化。此外，由于粉煤灰是多种颗粒的混合物，空隙率较大，废水通过粉煤灰时，粉煤灰也能起到过滤截留一部分悬浮物的作用。但粉煤灰的混凝沉淀及过滤只能对吸附起补充作用，并不能替代吸附的主导地位。

　　大量研究表明，影响粉煤灰吸附性能的主要因素有温度、溶液pH值、粉煤灰的粒径、灰水比和吸附质的性质嘲。单就吸附质的性质而言，其溶解度大小、分子极性、相对分子质量大小对吸附都有一定影响Ⅲ 。同活性炭相似，粉煤灰对相对分子质量大的污染物吸附效果较好，这是因为相对分子质量越大，分子间引力越强，物理吸附更易进行。所以粉煤灰对以染料大分子为主要污染物的印染废水表现出较好的吸附性能。

　　从目前研究的成果看，直接利用粉煤灰作为吸附剂、絮凝/混凝剂进行印染废水处理，效果并不理想，而对粉煤灰进行适当的改性或活化后，其吸附性能会大大改善。

　　2 粉煤灰改性

　　2.1 研磨细化减小粒径

　　吸附的一般规律是颗粒越小，比表面积越大，吸附效果越好。张竹青通过粉煤灰对有机活性染料脱色效果的研究进一步证实，粉煤灰的粒度越小，对染料等污染物质的去除率越高，但粒度小到一定程度时粉煤灰脱色率基本不再增加。粉煤灰吸附染料的*适宜粒度为0.125 m 。因此将粉煤灰研磨细化，减小粒径到适宜程度，可以使其吸附能力明显提高。

　　2.2 酸浸活化

　　杨静等的研究结果表明：用8 mol·L 的硫酸处理粉煤灰，可以显著增强粉煤灰对染料的吸附能力，增大饱和吸附量，脱色率在96 以上E63。主要原因是由于粉煤灰成分中含有Al。O。，Fe2O3+FeO，CaO等金属氧化物，酸浸的结果使这些金属氧化物与酸反应，生成了铁和铝的硫酸盐、氯化物等具有较强的吸附脱色及凝聚作用的无机盐。当改性粉煤灰投加到废水中时，吸附于粉煤灰表面的铁和铝的硫酸盐、氯化物与水中的染料分子结合，而粉煤灰颗粒又可作为絮凝体的载体，提高了混凝沉淀的速率。另一方面，用酸改性的粉煤灰，表面状况发生了较大变化，由原来的光滑致密变得粗糙不平，出现了许多深浅不一的孔洞，空隙的通透性也有大的改善，使粉煤灰颗粒的比表面积增加，增强了其吸附能力，更有利于染料的吸附去除。

　　2.3 制备新型粉煤灰复合混凝剂

　　混凝法 是印染废水处理常用的方法之一。研制高效实用的粉煤灰基混凝剂是一个值得重视的课题。李磊等用粉煤灰、稀硫酸、氯化钠制备了同时具有物理吸附和化学混凝作用的粉煤灰混凝剂，对印染废水进行预处理实验，COD去除率达70 以上，具有沉速快、污泥量小等优点。加入氯化钠是为了打开Si—Al键，同时，稀硫酸将粉煤灰致密体中的铁和铝等具有絮凝效果的元素浸出。粉煤灰在一定温度下浸提后，一方面比表面积显著增加，表面价键的不饱和性加上所存在的大量含氧基团，使其对染料有较强的吸附能力;另一方面酸溶下来的Fe3+和Al3+在适宜的pH 值条件下，形成AI(OH)。和Fe(OH)。絮状沉淀，能将废水中的染料分子交联沉积，从而降低废水的COD和色度。再加上其中的聚硅酸大分子具有较强的吸附架桥和网捕能力，能将废水中难溶化合物及细小颗粒从水中分离。

　　3 粉煤灰与其他物质组合处理印染废水

　　在利用粉煤灰的吸附、混凝和过滤作用的基础上，再加入某些可以破坏染料分子结构的物质，也可以达到较好的脱色效果。

　　朱洪涛等提出了用粉煤灰和铁屑组合处理印染废水的方法，研究表明，当进水pH值为4.0，铁屑投加率为5 ，粉煤灰投加率为6 ，处理时间为40min，印染废水处理后的COD和色度的去除率分别达到77 9/6和95 9/6[1 。伍文波等也提出一种改进的

　　铁屑法处理印染废水的工艺，确定pH值为4.0，处理时间为30 min，铁屑和粉煤灰的投加率分别为5 和6 的条件下，COD 的质量浓度可降至400mg/L以下，去除率达77 以上，脱色率为95 以上。这种方法处理印染废水的机理主要是基于铁屑与粉煤灰的电化学作用。铁和碳的电极电势存在明显差异，在电解质溶液中相互接触的铁和粉煤灰可作为粉状电极，构成数目众多的微原电池，电极反应中产生的新生态H 和Fe。 具有较强的还原性，在偏酸性溶液中能与印染废水中的许多组分发生还原反应，破坏有色物质的发色结构，使染料的共轭体系发生断裂而达到脱色目的。可见它是以电化学作用为主，同时兼有还原、吸附和混凝等多种作用，是协同作用的结果。粉煤灰和废铁屑是2种工业废料，价格低廉，来源广泛，所以粉煤灰一铁屑法是一种以废治废、行之有效的处理印染废水的方法。

　　朱洪涛等还研究提出了用粉煤灰和过氧化氢组合处理印染废水的方法。通过实验得出了实际应用的*佳条件：粉煤灰加入量为5 g，过氧化氢的加入量为600 mL·m。，处理时间为50 min。结果表明，该方法脱色率达9O ，COD去除率达7O ，是较好的印染废水预处理方法[1引。该方法主要基于过氧化氢在酸、碱性条件下都有较强的氧化性，能破坏染料分子的结构使之失色，本身的还原产物为水，无二次污染。粉煤灰中的重金属氧化物对过氧化氢的分解有催化作用，会使过氧化氢的氧化能力增强，

　　迅速氧化吸附于粉煤灰表面的染料分子，从而降低废水的C0D和色度。