粉煤灰吸附降解水中 COD的研究

魏麗丹，張文斌，劉美多，王艷梅，秦玉珠

（黑龍江工業(yè)學(xué)院環(huán)境工程系，黑龍江 雞西 158100）

粉煤灰吸附降解水中 COD的研究

魏麗丹，張文斌，劉美多，王艷梅，秦玉珠

（黑龍江工業(yè)學(xué)院環(huán)境工程系，黑龍江 雞西 158100）

用粉煤灰做吸附劑，用苯酚溶液作為廢水樣品，用 KMnO4法測量 COD，實驗結(jié)果表明，粉煤灰對于降低水中 COD有著快速而且明顯的效果。

粉煤灰；吸附；降解；COD；研究

近年來，煤化工行業(yè)發(fā)展迅猛，同時，由于煤屬于芳香性非常高的化學(xué)物質(zhì)，因此芳香化合物的污染問題也日漸突出。對于芳香化合物的降解是一個很大的難題，因為芳香化合物具有良好的穩(wěn)定性，降解困難，例如焦化廢水的處理［1］。目前比較常見的處理方法有：絮凝吸附法、光催化氧化法、高級氧化法、生物降解法、微電流電解降解法、膜過濾法等。各種方法中，超聲波輔助的生物降解法降解效果好，但生物體因酚類的含量不同可能引發(fā)中毒［2］；光催化氧化和高級氧化法降解效率高，但價格非常昂貴［3］；微電流電解降解法造價雖然比較低，但容易引起重金屬的污染，加重后續(xù)處理 的 難度［4］；絮凝 吸 附法 最 為 簡 單 廉 價［5］，但處理效果并不是很好。因此目前的處理方法均為多種方法的聯(lián)合使用［6］。近年來出現(xiàn)了使用半透膜的反滲透技術(shù)作為最后的處理方式，能夠?qū)⑺h(huán)利用［7］。我們對廉價的吸附法進行了現(xiàn)狀研究與分析［8］，認為目前吸附法仍是焦化廢水處理中非常重要的一部分，也是稠油廢水處理的重要組成部分［9］。而粉煤灰具備了良好的吸附性能［10］，處理煤制氣生化廢水可以直接達標排放［11］。因此本實驗中使用粉煤灰作為吸附劑，利用粉煤灰非常大的比表面積極大程度地吸附酚類，降低廢水的毒性，降低廢水中有機物濃度，減輕后續(xù)處理的難度。

1 實驗準備

粉煤灰：取來的粉煤灰進行過篩，取40～80目的粉煤灰作為實驗研究對象。

H2SO4溶液：量取100ml 98.4%的濃硫酸，另量取100ml去離子水放入燒杯，緩慢加入硫酸配成1∶1的硫酸溶液。

廢水：取一定量的苯酚放在燒杯中加水，稍稍加熱使之溶解，轉(zhuǎn)入1000ml廣口瓶并稀釋，加入10ml H2SO4溶液。

KMnO4標準溶液：用托盤天平稱取 KMnO4配置成濃度約0.04mol／L的溶液放于棕色試劑瓶并在暗處放置7d。

Na2C2O4標準溶液：105℃下烘干至恒重，準確稱量，用容量瓶配置成 0.100mol／L的標準溶液備用。

2 廢水處理實驗

量取模擬廢水20.00ml放入燒杯，加入H2SO4溶液5ml后加 KMnO4溶液 50.00ml在加熱套中加熱，并控制溫度在 80℃，溶液未褪色，用移液管移取 50.00ml Na2C2O4溶液放入燒杯，溶液褪色后進行 滴定操 作，配制 成 的 廢 水溶 液 COD為2100mg／L。

在3個燒杯中分別準確稱量 4.000g粉煤灰，依次加入20.00ml廢水并計時，分別反應(yīng) 30、60、90 min后過濾、洗滌，取濾液進行 COD測定實驗。

在5個燒杯中分別準確稱取 2.000g、4.000g、6.000g、8.000g、10.000g粉煤灰樣品，依次加入20.00ml廢水并計時，1h后過濾、洗滌，取濾液進行COD測定實驗。

3 試驗結(jié)果

使用苯酚溶液作為廢水樣品，KMnO4法測得COD值為2100 mg／L，在廢水處理過程中，需要挑選合適的反應(yīng)時間。由廢水過量時 COD降解曲線可以看出，1h后的降解速率不夠理想，因此反應(yīng)時間可以選擇1h，COD降解時間曲線如圖1所示。

在降解過程中，30～60min COD變化值很大，速率較高，不同時間的COD值如表1所示。

表1 不同反應(yīng)時間的COD值

從圖1和表1可以看出，1.5h水中COD值為123mg／L。由于煤化工廢水量較大，這樣的處理效率過低。因而不能希望粉煤灰吸附時間過長或者接近飽和吸附量，而為了保證COD的降低，必須提高粉煤灰的質(zhì)量。粉煤灰質(zhì)量對于 COD降低的影響如圖2所示。

圖2中顯示粉煤灰的質(zhì)量對于 COD的降解幾乎成線性關(guān)系，也就是說粉煤灰質(zhì)量越大，COD越低，降解效果越好。在表2中可以清晰地看到，8g粉煤灰反應(yīng)1h COD已降低至140mg／L，已經(jīng)接近4g粉煤灰1.5h才能夠達到的處理效果，10g粉煤灰處理廢水COD可降低至52.5mg／L，對于微生物處理廢水，可節(jié)約時間、減小廢水儲存量、減少設(shè)備的使用量，為焦化廠節(jié)約廢水處理成本。

表2 反應(yīng)時間1h COD隨粉煤灰質(zhì)量的變化

4 小結(jié)

粉煤灰用于苯酚為主的廢水處理，使高濃度廢水變成低濃度廢水，而且速度很快，原材料易得。由于 40～80目的粉煤灰利于過濾分離，因此選擇該粒度級。選擇粒度更小的粉煤灰吸附效果更好，對于含酚廢水的第一步降解非常有利。粉煤灰吸附水中酚類物質(zhì)可以大大降低含酚廢水的毒性，有利于活性污泥法中的生物的生存，有利于降低活性污泥法的處理壓力，能夠提高活性污泥的使用效率，最終實現(xiàn)成本節(jié)約。

［1］包迎春.焦化廢水研究現(xiàn)狀與進展 ［J］.廣東化工，2012，39 （5）：130－131.

［2］吳立波，王建龍，黃霞，等.自固定化高效菌種強化處理焦化廢水的研究 ［J］.中國給排水，1999，15（5）：1－7.

［3］高敏江，李素芹，王習東，等.納米TiO2／Fe3O4光催化劑的制備及其在焦化廢水處理中的初步應(yīng)用研究 ［J］.水處理技術(shù)，2010，36（9）：73－77.

［4］涂勇，張洪玲，張龍，等.Fenton氧化—活性炭吸附耦合處理焦化廢水生化尾水的研究 ［J］.污染防治技術(shù)，2010，23 （1）：26－29.

［5］康曉靜，周建民，端木合順.焦化廢水處理工程實例 ［J］.水處理技術(shù)，2010，36（3）：128－132.

［6］閔玉國，崔利平，薛英連，等.焦化廢水處理工程的調(diào)試與運行 ［J］.給水排水，2011，37（4）：54－57.

［7］伸惟雷.反滲透技術(shù)在鋼廠焦化廢水處理中的應(yīng)用研究 ［J］.中國鋼鐵業(yè)，2011，（8）：31－33.

［8］張文斌，魏麗丹.吸附法處理焦化廢水現(xiàn)狀與展望［J］.黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報，2011，（5）：32－33，49.

［9］徐靜莉，梁莉，王軍，等.活性炭去除稠油污水中的COD ［J］.2012，31（4）：17－18.

［10］張文斌，魏麗丹.粉煤灰應(yīng)用現(xiàn)狀分析 ［J］.科技資訊，2011，（32）：128.

［11］尹連慶，張軍，騰濟林，等.吸附法深度處理煤制氣生化廢水 的研 究 ［J］.水處 理技 術(shù)，2011，37（11）：104－106.

Study on Removal of COD Using Flyash as Absorbent

WEI Li－dan，ZHANG Wen－bin，LIU Mei－duo，WANG Yan－mei，QIN Yu－zhu
（Department of Environmental Engineering，Heilongjiang College of Industry，Jixi Heiloangjiang 158100 China）

Flyash was absorbent to absorb COD in the water sample of phenol.The water sample was tested using KMnO4method as well in order to examine the content of COD.The results showed that flyash indicated a quick and effective absorption of COD in the water sample.

flyash；absorb；COD；study

X703

A

1673－9655（2014）05－0057－02

2014－03－13