粉煤灰基混凝剂的制备及应用研究

卷期环境科学粉煤灰基混凝剂的制备及应用研究‘黄彩海苏广路杨丽娟陕西省环境保护科学研究所,西安摘典在粉煤灰中加入少量黄铁矿烧渣和适量固体,在℃温度下用稀‘搅拌浸提,即制得集物理吸附和化学混凝为一体的粉煤灰基混凝剂。这种混凝剂用于不同工业废水处理,去除率在一之间,色度去除率在肠一之间,混凝沉淀速度快,污泥体积小,处理废水费用低。关词粉煤灰,混凝剂,黄铁矿渣,制备,废水处理。我国每年约有万粉煤灰产生,目前的利用率仅为左右,主要用于烧砖,筑路,作水泥、砂浆和混凝土的掺合料,选取漂珠,在农业上用于改良土壤等〔‘〕。化工利用主要是从粉煤灰中提取精炭,铁精矿,三氧化二铝等阁。近年来环保科技工作者正在致力开发研究粉煤灰的环保利用〔一〕。本文报道在粉煤灰中加入另一种固体废弃物—黄铁矿烧渣,再加入助溶剂,然后在℃温度下用稀浸提而制备粉煤灰基混凝剂的方法。这种集物理吸附与化学混凝为一体的混凝剂,用于各种工业废水处理,效果良好,的去除率在一,色度去除率在一之间,与常用混凝剂相比,其突出优点是混凝沉淀快,沉淀体积小,污泥含水率低,脱色效果好,处理废水费用低,是值得重视的一种无机复合混凝剂。制备方法粉煤灰中除硅外,铝的含量最高,且以复杂的复盐形式存在,酸溶性较差。粉煤灰中铁主要以氧化物形式存在,且较易溶于酸,但含量相对较低,故加入以含铁的氧化物为主的黄铁矿烧渣,以增加铁含量。实验发现,盐酸比硫酸能显著提高粉煤灰中铁和铝尤其是铁的浸出率,但在硫酸中加入适量后,其对铁、铝的浸出率与同浓度厅。…闷兰娜锐粉煤灰基混报剂的制备原料及化学组成粉煤灰取自西安霸桥电厂除尘器排干灰,主要化学组成列于表。黄铁矿烧渣取自西安硫酸厂沸腾炉排渣粉状,主要化学组成列于表。农粉煤灰主要化学组成。。匕图温度对粉煤灰中、浸提的影响组分认含氏。夕挥发份条件粉煤灰加入时。·、合分子,而搅拌,粉煤灰,黄铁矿烧渣,于而玻璃容器中,加入跳专分子量,在℃恒温水浴中,以而的速度连续电动搅拌,即得产品。组分含盆农。黄铁矿烧泣主要化学组成。,闪。本研究为陕西省环境保护局资助课题收稿日期一一环境科学卷期的盐酸接近。实验证明,温度能显著提高灰、渣中铁,铝的浸提率,对铁的浸出更为湿著,如图。所以浸提需在较高温度下进行、。除上述外,还详细试验了浓度,搅拌时间,灰,酸比,黄铁矿烧渣以及加入量对,浸出率的影响,最后确定实验室制备工艺。物理性状及组成粉煤灰基混凝剂为粘稠、灰色液体,比重为·一,久置固液分层,用时搅匀,士,硫酸铁含量为,硫酸铝含量为。表实验用原废水水质造纸制革印染儿启。伙·。制药透光率不、叭粉煤灰基混凝剂的应用及比较废水水质选择种废水进行对比处理,原废水水质列于表。废水混凝处理方法取废水于烧杯中,必要时,先用石灰或稀‘将废水调整到名,加入计量混凝剂,先以速度搅拌,再以速度搅拌!,转入量筒中,静置。并作必要的观测,敏上清液分析有关项目。对比实验在对比实验中,各混凝剂均配成水溶液,准确测定起混凝作用的主成分,斗含量。处理同一废水,各主成分的投加量彼此相当,控制在一之间。表不同混凝剂对种废水处理效果对比造纸废水制革废’水印染废水、制药废水混凝剂剩余色度”剩余’色甲剩余丁色即’剩余卿甲色掣去除率去除率去除率去除率去除率去除率【去除率去除率气叱肠肠心从口白,儿…一了曰月内」八口八八曰甘一一一一自制。碱式氯化铝!∀∀#∃∀∀∃%∀&∋∃((&(#(&%(∋&%%!&∀)∗++#∃∃∃∃∋%&∃#,色度去除率(%)一塑{振录{鲤ZX100;A一,g糕;A为4。。一处吸光度;2)T为‘“。。一处透光率三。„侧框崔逛川(1)去除率对比不同混凝剂对同一废水污染物去除率对比结果列于表4。由表4看出,粉煤灰基混凝剂对废水中COD和色度的去除率明显地比用其它混凝剂的去除率高,由此可见,粉煤灰基混凝剂有较高的混凝效果和脱色能力。(2)混凝沉淀速度和污泥体积对比将废水分别用不同混凝剂处理后,倒入50Oml量筒中,观察测量不同沉淀时间的上清液高度,结果绘于图2一乳30min后量取的清液和沉淀高度(em)列于表5。图2一5可见,所有废水用不同混凝剂处理后的污泥沉淀速度,粉煤灰基混凝剂最快,10min之内可沉淀完全,这是粉煤灰中未溶固体起了加重作用的原因。30min后,用粉煤灰基混凝剂处理的废水的清液高度最高,污泥体积最小,这是该混凝剂的最突出优点之一。(3)处理废水费用对比对比结果列于表含】5.010.05.0沉淀时间(min)图2不同混凝剂处理造纸废水的沉淀速度对比自制2Fecl33.A12(504)34.碱式抓化铝卷2期环境科学6。由表6可见,粉煤灰基混凝剂的处理费用最低。表6混凝剂不同混凝剂处理废水需混扬荆费用对比单价造纸制革印染制药(元八)用量1?费甩,)甩量费用用量费用_用量费用自制A12(504)3FeC13碱式氯化铝;::zzs0l00010.心1.53.02.431.12.541.342.687.01.17.0七1‘4.00.62.1172.11.71.20.970.741.70.74170.420.970.941.880.941.880.541.081)单位为kg/m“废水2)单位为元/m“废水.0刀o1510民ƒ日己侧褪崔舰叫1015202530沉淀时间(min)图3不同混凝剂处理制革废水的沉淀速度对比1,2,3,4含义同图23粉煤灰基混凝剂高效机理概说粉煤灰本身具有多孔性,对废水中的有机物和颜色有吸附作用[8,’〕,用酸在较高温度下浸提后,其表面或微孔内变得更加粗糙,比表面会显著增加,如图6所示。所以粉煤灰经酸浸户户户门门刃刃原粉煤灰粒活化后粉煤灰补沉淀时间(min)图4不同混凝剂处理印染废水的沉淀速度对比1,2,3,4含义同图2表5废水用不同混凝剂处理后的液/固比液/固比混凝剂—造纸制革印染制药自制19.5/2.519.4/2.620.5八.520.8/1.2AI:(504)316.4/5.916.1/6.215.8/6.519.7/2.6碱式氯化铝15.2/7.118.0/4.315.2/7.119.1/3.2FeCI318.3/4.018.1/4.21.0/21.319.7/2.6图6酸浸提粉煤灰表面活化示意图后,相当于表面被活化,活化后的粉煤灰对有机物和颜色吸附能力更强、,所以粉煤灰基混凝剂具有混凝(Al、Fe等起作用)和高效吸附的双重作用。ƒ日。„侧褪澡艇叫常15.0冲日比山盯以”n0:n二刁盛劝..月日。„侧褪逻舰叫1015202530沉淀时间(min)图5不同混凝剂处理制药废水的沉淀速度对比一,2,3,4含义同图24小结(1)粉煤灰配以适量的NaCI和黄铁矿烧渣在较高温度下用酸浸提,即得粉煤灰基混凝剂,这种固、液共存的混凝剂具有化学混凝和物理吸附的双重作用。(2)粉煤灰基混凝剂能广泛用于各种废水处理,对COD、色度等的去除率高于其它常用的无机混凝剂,更突出的优点是沉淀体积小,含水率低。(3)该混凝剂生产原料来源广泛,利用工业废渣,废酸,生产成本低,处理废水费用低,是一种值得重视的无机复合混凝剂。(4)粉煤灰基混凝剂用于废水处理,虽沉淀体积比用其它混凝剂小,但沉淀的绝对重量比用其它混凝剂大,这是一个缺点,有待进一步研究。(下转第64页)环境科学16卷2期光强度的影响。结果表明,在25%醋酸钱缓冲介质中(PH一7冲),苯胺的荧光发射强度最强。另外,一些表面活性剂对荧光发射有显著增敏作用。其中TritonX一100效果最佳,其适宜浓度范围为0.1%一0.4%(V/V)。2.3工作曲线、精密度和检出限在最佳实验条件下,苯胺的浓度在2.OX10一’一5.0又10一6mol/L范围内,与相对荧光强度呈良好的线性关系(见图2、。对1.。又10一‘mol/L苯胺的10次测定,相对标准偏差为2.5%。根据计算公式X一X。+kS。川,选定置信水平为90%,即k一3。对空白值20次测定,经处理得到检出限为1.0又1J7mol/L。(4),苯乙烯(170),水杨酸(150),一氯苯(300),三氯苯(300),「在一6“(200),月一666晓50),甲醛(500),乙醛(莎0’0),乙醇(100),Na+、K+、NH4+(10000),MgZ+、CaZ+、BaZ+(5000)、A13+、Fe3+、Cr3+(1000)。2.5样品分析及回收率试验对2种工业废水(制药厂排放废水和染料厂排放废水)中苯胺含量的分析结果见表气。该法与蔡乙二胺偶氮光度法所测结果一致,在废水样品中进行加标回收试验,获得较为满意的结果(见表1)。表l样品分析结果样品测定值‘)相对标准偏差蔡乙二胺偶氮回收率(mg/L)(%)光度法(mg/L)(%)一一制药厂废水染料厂废水14、350.3::;1)4次测定的平均值“…/一6.7一6.3一5.9一5.4lge苯胺(rnol/L)图2工作曲线2.4共存物质的影响在最佳实验条件下,苯胺浓度为1.oxlo一‘mol/L,相对误差小于5%。共存物质对苯胺化合物测定的干扰结果为(摩尔倍数):苯(250),甲苯(230),乙苯(230),硝基苯(240),二苯胺(]00),N一甲基苯胺(75),葱(70),蔡(20),范(40),菲(25),酚(270),对甲基苯酚(320),药3结束语三维荧光光谱法测定苯胺的方法有灵敏度高、重现性好、选择性高、有一定的线性范围、取样少、节约试剂、干扰少等优点。是一种较好的监测苯胺的分析方法。参考文献国家环保局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法.第三版,北京:中国环境科学出版社,1989:422,49李建军等.分析化学.1990,18(8):726Wolfbeis05etal二Anal.Chim.Aeta.19R5二1‘7.203(上接第49页)参考文献陈国荣等.重庆环境科学.1993,15(2):53董保澎.环境科学丛刊.1987,8(9):52MulthaMJ.Environ.progr二2983,2(3):293陈学笑.轻工环保.1984,(4):40方宏庄.重庆环境科学.1991,13(3):22坂口正之.崖案今琪境.1983,12(5):91陈世黎等.电力环境保护.1991,17(3):35赵全福.工业水处理.1985,别5);10余柞洁.无锡环境保护.1985,(4):n印onsestrategyforWaterConservation.WangHongruietal.(InsituteofEnviron.Sei.,BeiiingNormalUniv.,Beijing100875):Chin.J.Envtron.Sci.,16(2),1995,PP.31一34InBeiiing,aPartieularlybigmetropoliswhiehhasbeenexperieneingabadshortageofwaterandwherewaterresoureeshavebeenseriouslywastedduetoanunreasonablestruetureofwater哗esinvariousindustrialseetors,theeurrenteonditionsofthemunicipalwaterusestruetureanditsehangeintheindustrialseetorswereoverallyana-lyzedanddiseussedintermsofindieators,suehasdireetwateruseeoeffieient,eornPletewateruseeoeffieient,watermultiPlier,andwaterreuserate,bytakingtheyear1991asabaseyear.Someresponsestrategiesforwatereonservationtoehangethissituationwerestudiedandtheeor-resPondingreeommendationsweremade.Alloftheseprovidedabasisforeo