吸附法處理焦化廢水現(xiàn)狀與展望

張文斌 魏麗丹

(雞西大學(xué) 安全與環(huán)境工程系，黑龍江 雞西 158100)

焦化廢水是一種高毒性、難降解處理的廢水，主要成分有酚、氰化物、氨氮、有機鹽、芳烴、有機油及硫化物等污染物，其中COD約為2 000～4 000mg/L，pH為8.0～10.0，氨氮在300～600mg/L，揮發(fā)酚在400～500mg/L，氰化物在10～30mg/L，呈褐色，有較多的固體懸浮顆粒[1]。這種高毒性廢水對于生物體是致命的，影響了微生物降解的方法使用。一旦不能達(dá)標(biāo)排放，將對環(huán)境造成難以估量的損害，為保護(hù)有限的水資源，必須對焦化廢水進(jìn)行有效的處理。也由于其中含有大量難降解物，處理焦化廢水的方法研究一直是國內(nèi)外研究的重大課題。

1 吸附劑選擇

吸附法是廢水、廢氣處理的最簡單的方法，也是非常有效的一種方法。該方法可以處理廢水中的大多數(shù)污染物，處理效果比較穩(wěn)定，隨著環(huán)境壓力的日趨增大，焦化廢水的吸附法治理將會越來越重要。

焦化廢水吸附劑的選擇上，需要吸附劑比表面積大，有足夠強的吸附力，吸附的物質(zhì)種類多，能夠使廢水得到充分的凈化。用于焦化廢水的吸附劑主要有改性粉煤灰、沸石、蒙脫土、焦粉、活性炭、風(fēng)化煤等。

1.1 改性粉煤灰

粉煤灰含有多孔玻璃體、多孔碳粒，表面積大，并且含有一定的活性基團，具備了較強的吸附能力，用在電鍍廢水的處理當(dāng)中起到了很好的作用[2]。粉煤灰處理無機離子如六價鉻和二價銅離子可以達(dá)到99%以上，可以達(dá)到廢水的達(dá)標(biāo)排放。除了對水中重金屬離子的處理較好外，改性粉煤灰對于如硝基苯這類芳香族化合物的吸附效果較好，去除率接近90%[3]。焦化廢水中存在大量難以降解的芳香族化合物如酚類，可以用改性粉煤灰來處理。不過粉煤灰處理廢水有四個缺點：效率低、對陰離子廢棄物處理效果不好、分離操作復(fù)雜且二次污染嚴(yán)重、最終處理難度大，因此粉煤灰的實際利用率不高。

1.2 沸石、蒙脫土等非金屬礦物

沸石是一種天然分子篩礦物，具有很大的比表面積，對水中的有機物的吸附主要取決于有機物分子的大小和極性[4]。而在處理焦化廢水中酚的過程當(dāng)中，蒙脫土與沸石的處理效率相當(dāng)，均能達(dá)到24%[5]，但最佳用量沸石要比蒙脫土更多一些，因此沸石在處理焦化廢水中的酚的效果并不理想。但非金屬礦物在氨氮廢棄物的處理效率較高，如沸石可達(dá)50%左右[6]，膨潤土也可以有效地去除焦化廢水中的氨氮[7]。但是這些非金屬礦物對廢水中的污染物雖然吸附種類多，但去除率均不夠高，單獨使用的情況很少。

1.3 樹脂

樹脂吸附法處理焦化廢水可以去除其中大多數(shù)的酚，魏瑞霞等人的研究表明利用NDA-99超高交聯(lián)吸附樹脂可以將水中酚濃度從1 380mg/L降到12mg/L，COD從15 500mg/L降到650mg/L[8]，并且可以再吸附后再用脫附液回收利用，而樹脂也可以循環(huán)使用。但為防止水中重金屬離子在堿性條件下沉淀附著在樹脂上，操作pH值不能太高，洗脫劑為有機物，需要萃取—蒸餾才可回收酚，操作較為復(fù)雜。對于2,4-二氨基甲苯和2,6-二氨基甲苯可以達(dá)到完全去除，在堿性條件下可以脫附回收[9]，對苯胺類物質(zhì)也可以通過形成氫鍵處理[10]。許昭怡等人對大孔樹脂吸附法對含酚廢水的研究表明，大孔樹脂對多數(shù)酚類物質(zhì)的吸附性能均非常好[11]。但是樹脂吸附法由于使用樹脂造價很高，并且容易受水中懸浮物的影響，必須先過濾去除其中的懸浮物[12]，一旦處理不好容易造成樹脂失效，而且樹脂制作價格比較高，影響了這種方法的大規(guī)模推廣。

1.4 活性炭

活性炭是一種性能優(yōu)良的吸附劑，在吸附室內(nèi)污染物如甲醛、芳香族化合物中也有應(yīng)用，在含酚廢水中的吸附效率高，僅用活性炭即可使酚類排放達(dá)標(biāo)[13]。經(jīng)混凝后，活性炭對于廢水中高濃度酚處理效率更高，可以達(dá)到90%以上[14]，并且可以在水流動的情況下進(jìn)行吸附處理，應(yīng)用性比較強。而隨著混凝技術(shù)及混凝劑的探索，活性炭的處理效率還將更高[15]。但是活性炭非常昂貴，其回收再利用也并不是很理想，而焦化廢水量非常大，因此不適合作為主要處理劑。

1.5 焦粉

焦粉是煉焦工業(yè)的一種副產(chǎn)物，與活性炭有類似理化性質(zhì)，因此可以用來作為活性炭的替代物使用。而焦粉價格便宜，用完可以用于冶金，不會造成二次污染，同時又相對降低了成本。張靜勇等人的研究表明，干法息焦的焦粉用于廢水處理效果最佳[16]。吸附后的焦粉用于煉鐵后，對其正常生產(chǎn)沒有造成不利的影響，是一種較為理想的吸附劑[17]。然而由于焦粉用于吸附時必須顆粒粒徑小(60～80目)，這種粒徑對于工業(yè)處理廢水的工藝選擇是個考驗，而且焦粉顆粒越小效果越好，但顆粒粒徑越小越容易造成焦粉被帶走排放，形成二次污染。

1.6 其他

除上述五種常見吸附劑外，還有一些并不常用，但效果比較好的吸附劑，如李國清等人用海藻酸鈾-腐殖酸鈾吸附法吸附重金屬離子[18]，去除率可達(dá)95%以上；羅道成等人使用磺化褐煤處理含鉻廢水，去除率可達(dá)98%以上[19]；祝均林等人用煤渣/PAC符合混凝劑的脫色處理研究[20]；王莉萍等人制作煤基多孔材料來處理焦化廢水，并可以消除水中72%的COD[21]；郝艷玲等人使用風(fēng)化煤來處理染料廢水可以脫色99%以上，COD去除率95%以上[22]。這些吸附劑由于不是常規(guī)吸附劑，因此還沒有大規(guī)模使用。

總之，吸附劑在處理焦化廢水的實施過程中任何一種都無法完全清除廢水中的污染物，聯(lián)合使用會取得比較理想的效果，如爐渣過濾—樹脂吸附法[12]、混凝—活性炭吸附[14]、沸石—活性炭復(fù)合材料的使用[23]等等。

2 吸附法聯(lián)用其他方法

焦化廢水成分復(fù)雜、性質(zhì)多樣，并且很不穩(wěn)定，又由于吸附法雖然吸附穩(wěn)定，操作簡單，但需要量較大，并且單靠吸附法無法全部解決焦化廢水的問題，特別是吸附劑的配比問題，因此需要與其他方法進(jìn)行聯(lián)用來保證廢水的達(dá)標(biāo)排放或循環(huán)利用。除吸附法外的主要處理辦法還有活性污泥法、光催化氧化法、高等氧化法、微電流電解氧化法等?；钚蕴颗c微波聯(lián)用以達(dá)到活性炭回收利用[24]，可以適當(dāng)?shù)亟档鸵恍┏杀?，回收一部分酚?；钚蕴课椒ㄒ部梢耘c高級氧化法如Fenton氧化法聯(lián)用增加處理效率[25]，并且可以在處理過程中使用顆粒狀活性炭，便于活性炭的回收。李茂等人使用可回收利用的樹脂與Fenton氧化法聯(lián)用[26]，回收了廢水中的酚，在增加處理效率的同時也適當(dāng)?shù)亟档土顺杀?。投放馴化菌種也可以用吸附劑作為載體來固定菌種[27]，這是吸附劑與活性污泥法的聯(lián)用。對吸附劑進(jìn)行改性，將催化劑當(dāng)做一種載體添加光催化劑，如沸石中添加TiO2這種半導(dǎo)體以達(dá)到吸附劑和光催化氧化法的聯(lián)合使用[28]，光催化活性不受影響但光催化劑的用量減少，可以大大節(jié)約成本，用膨潤土作載體添加TiO2可以有相同的結(jié)果[29]，即光催化活性與常規(guī)光催化法相當(dāng)?shù)獯呋瘎┯昧繙p少。

3 總結(jié)

綜上所述，吸附法作為一種簡單有效的方法在焦化廢水的處理中一直扮演著很重要的角色，是處理焦化廢水中常用的方法。隨著研究的深入，吸附法的吸附劑選擇呈現(xiàn)出低成本、可回收和多樣化的趨勢，即選擇低廉的吸附劑，同時要求吸附劑的回收再利用和廢水中污染物的回收再利用，達(dá)到無論是吸附劑還是待處理廢水都能夠變廢為寶。與此同時，吸附法與高級氧化法、光催化氧化法、活性污泥法聯(lián)用也并不罕見，在目前沒有一種處理方法可以徹底解決焦化廢水的污染問題的情況下，各種方法的聯(lián)用是處理焦化廢水最好的選擇。

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