常云海
                     (山西省吕梁市环境科学研究所,山西离石033000)
    摘　要:研究了粉 煤灰对印染废水吸附脱色处理效果,确定了最佳脱色条件和穿透曲线的特征,并探讨了其对印染废水CODcr的去除率。结果表明:对色度都为700倍、 CODcr分别为664·2 mg/L、947·1 mg/L的红、蓝色印染废水,粉煤灰处理的最佳用量分别为18 g和16 g,最佳吸附接触时间分别 为2·0 h和2·5 h,最佳pH 5~7,穿透体积分别为115 mL和120 mL,脱色率均可达到95(以上;CODcr的去除率分别为 81·5%和41·1%。
    关键词:粉煤灰;吸附;印染废水;脱色率
    中图分类号:X513文献标识码:A
    文章编号:1674-6139(2010)07-0054-03
    印 染废水是指棉、毛、化纤等纺织产品在预处理、染色、印花和整理过程中所排放的废水,具有水量大、成分复杂、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大 等特点[1],属难处理的工业废水,治理不当将会对环境造成严重污染。印染废水的脱色处理是水处理的难点[2-3],现在广泛应用的脱色方法有:吸附脱 色、絮凝脱色、氧化脱色、生物法脱色、电化学法脱色等[4]。
    粉煤灰是燃煤过程中产生的一种固体废弃物,随着能源需求量的增加,粉煤灰产 量也与日俱增。这不仅严重污染环境,也耗费了大量的土地资源。因此长期以来粉煤灰的综合利用成为环境保护领域的一个重要课题[5]。粉煤灰的化学组成和多 孔性结构使其具有一定的吸附能力[6],研究表明[7-9],利用粉煤灰对印染废水进行吸附处理,废水中色度、COD去除效果均较好。而且粉煤灰还具有来 源广泛、成本低等特点,同时可降低粉煤灰对环境造成的污染,达到以废治废的目的。本文通过粉煤灰对印染废水吸附脱色处理效果的研究,综合静态吸附法和动态 吸附法实验结果,确定了其最佳吸附条件,同时探讨吸附过程中对废水CODcr的去除率,以期为印染废水的脱色处理和粉煤灰的综合利用提供新的思路。
    1　材料及方法
    1. 1　印染废水
    红色和蓝色印染废水(取自湖北省荆州市兰箭印染厂),色度都为700倍, pH值为8~9, CODcr含量分别为664. 2 mg/L和974. 1 mg/L。
    1. 2　粉煤灰
    采自湖北省沙市热电厂,筛取0. 1 mm~0. 3mm粒径范围,用水反复冲洗,晾干备用。其化学组成如表1所示。
 
    1. 3　测定方法
    印染废水色度的测定-稀释倍数法,水样CODcr的测定-重铬酸钾氧化法[10]。
    1. 4　吸附处理方法
    静 态吸附处理:取100 mL的印染废水置于250mL锥形瓶中,调节pH值,加入一定量的粉煤灰,置于振荡器上振荡,充分接触一定时间后,静置过滤。用稀 释倍数法测定滤出液的色度,计算其脱色率。主要考察粉煤灰最佳用量、最佳吸附接触时间及废水pH值对吸附效果的影响。
    动态吸附处理:在 50 mL碱式滴定管的底部填充少量的脱籽棉,压实后再加入一定量的粉煤灰,充当固定床层,上部填充少量的脱籽棉压实,充当布水器。控制印染废水流速,使 其通过布水器均匀洒在床层中,进行常压过滤吸附,每5 mL收集一次滤出液,用稀释倍数法测定滤出液的色度,计算其脱色率,绘制穿透曲线。
    2　结果与分析
    2. 1　粉煤灰用量对印染废水脱色率的影响
    粉 煤灰用量对印染废水脱色率的影响结果见表2。如表2所示,随着粉煤灰用量的增加,脱色率逐渐升高;对红色印染废水,粉煤灰用量由8·0 g增至 18·0 g时,脱色率由41·7%增大到95%,脱色效果明显;继续增加粉煤灰用量,脱色率趋于稳定,可确定其最佳用量为18 g/100 mL。对蓝 色印染废水,粉煤灰用量由8·0 g增至17·0 g时,脱色率由16·7%增大到95%,脱色效果明显;继续加大用量,脱色率趋于稳定,可确定最佳用量 为17 g/100 mL。
 
    可见,粉煤灰的吸附性能随灰水比的增加而增大,但灰水比达到一定的比例,吸附性能增加的就不明显了。因此,粉煤灰用量对废水处理有一个相应的最佳灰水比值。
    2. 2　吸附接触时间对印染废水脱色率的影响 
    如 表3所示,随着吸附接触时间增加,脱色率逐渐升高;对红色印染废水,吸附接触时间由0·5 h增至2·0 h时,脱色率由75%增大到95%,脱色效果明 显;继续加长接触时间,脱色率趋于稳定,可确定最佳吸附接触时间为2. 0 h。对蓝色印染废水,吸附接触时间由0·5 h增至2. 5 h时,脱色率由 66·7%增大到95%,可确定最佳吸附接触时间为2·5 h。可见,粉煤灰的吸附接触性能随时间的增加而增大,但达到一定时间后,吸附性能不再有明显增 加。

    2. 3　pH对印染废水脱色率的影响
    废 水pH对印染废水脱色率的影响结果见表4。由表4可见,对红色印染废水,废水pH≤7,脱色率都在95%以上,当pH=9时,脱色率降到了83%,说明废 水随着酸性的增强脱色率增高,为了避免酸污染,印染废水pH值可调节5~7。对蓝色印染废水,废水pH<7,脱色率可达到98%以上,当pH=12 时,色度脱色率降到了83%,与红色印染废水有相同现象。可见,粉煤灰的吸附性能随pH的增大而减小,主要由于pH改变时,水及溶解在其中的各种分子或离 子态物质会表现出不同的物理化学行为,比如电性的变化、溶解度的变化等都会影响粉煤灰的吸附性能。以红色印染废水为例,废水pH值从1. 0升高到 11. 0,脱色率从99. 2%下降至75%,下降趋势显著。可见, pH值对印染废水的脱色处理影响较大,实际处理中可调节印染废水pH=5~7。

    2. 4　CODcr去除率分析
    如 表5所示,粉煤灰对印染废水脱色处理的同时,对其CODcr也有明显去处效果。红色印染废水CODcr去除率为81. 5%,蓝色印染废水CODcr去除 率为41. 1%,红色印染废水CODcr去除效果明显好于蓝色印染废水,这可能由于不同颜色印染废水中所含的染料分子结构不同所致。

    2. 5　穿透曲线
    动态吸附的研究中,通常用穿透曲线[11-12]描述被吸附物质在吸附剂中的分布规律。穿透曲线如图1及图2所示。
               
    对 红色印染废水,共收集了220 mL的滤液。100 mL以下收集到滤液的脱色率均为100%。随着滤出液体积的增多,脱色率逐渐降低。当滤出液体积达到 115 mL时,脱色率为99·3%。根据穿透曲线理论,可以看作吸附剂被穿透,色度为4倍则是穿透点,穿透体积为115mL。滤出液体积大于115mL 后,废水出口色度迅速上升,脱色率迅速降低。当滤出液体积为210 mL时,脱色率仅为8·3%,色度达到550倍,为处理前废水的91·7%,可认为此 时吸附到达终点。
    对蓝色印染废水,共收集到215 mL的滤液。105 mL以下收集到滤液的脱色率都为100%。当滤出液体积达到 120 mL时,色度为5倍,为处理前废水色度的8·3%,脱色率为99·2%。5倍则是穿透点,穿透体积为120mL。废水出水体积大于120mL后, 废水出口浓度迅速上升,脱色率迅速降低。当滤出液体积为210 mL时,脱色率仅为8. 3%,色度达到550倍,为处理前废水色度的91·7%。此时, 吸附基本到达终点。
    3　结论
    (1)通过粉煤灰对印染废水的吸附脱色处理研究,在静态实验下确立了粉煤灰对印染废水吸附脱 色处理的最佳工艺条件:对红色和蓝色印染废水,最佳粉煤灰用量分别为18 g和16 g,最佳吸附接触时间分别为2. 0 h和2. 5 h,最佳pH为 5~7,脱色率均达到了95(以上。动态实验结果表明,穿透体积分别为115 mL和120 mL。
    (2)红色印染废水CODcr去除率为81. 5%,蓝色印染废水CODcr去除率为41·1%,红色印染废水CODcr去除效果明显好于蓝色印染废水,这可能由于不同颜色印染废水中所含的染料分子结构不同所致。
参考文献:
[1]相会强,默占,张淑敏.江粉煤灰在印染废水处理中的应用[J].染料与染色, 2005, 42(2): 60-62.
[2]邵青.高效脱色絮凝剂脱色絮凝机理浅探及其应用[J].工业水处理, 2000, 20(2): 5-8.
[3]郑冀鲁,范娟,阮复昌.印染废水脱色技术与理论述评[J].环境污染治理技术与设备, 2000, 1(5): 12-16.
[4]李风亭,陆雪非,张冰如.印染废水脱色方法[J].水处理技术, 2003, 29(1): 12-14.
[5]李建萍,王存政,刘宝林,等.粉煤灰在废水处理中的应用[J].再生资源研究, 2004(3): 36-39.
[6]徐革联,张劲勇,邵景景,等.粉煤灰生物联合处理焦化废水的研究[J].粉煤灰综合利用, 1999(4): 53-54.
[7]阎存仙,周红,李世雄.粉煤灰对染料废水的脱色研究[J].环境污染与防治, 2000, 22(5): 3-5.
[8]陆海燕.粉煤灰对工业废水净化作用的研究[J].天津轻工业学院学报, 1999(1): 62-65.
[9]徐晴.用粉煤灰处理印染废水[J].环境保护科学,1999, 25(6): 5-7.
[10]奚旦立,孙裕生,刘秀英.环境监测(第三版)[M].北京:高等教育出版社, 2004: 552-553; 562.
[11](日)立本英機, (日)安部郁夫,高尚愚译编.活性炭的应用技术[M].南京:东南大学出版社, 2002: 137-165.
[12]张希衡.水污染控制工程(修订版)[M].北京:冶金工业出版社, 1993: 199-208.