粉煤灰在废水处理中的应用与研究进展

Posted 2023-01-14 水处理

篇首语：前事不忘，后事之师。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了粉煤灰在废水处理中的应用与研究进展相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

摘要：综述了粉煤灰处理废水的研究现状及应用情况，分析讨论了粉煤灰处理废水的机理，并指出应用中存在的问题及今后的研究方向。

关键词：粉煤灰；废水处理；机理；应用

粉煤灰是一种高分散的微细颗粒的集合体，其主要化学成分为SiO2、A1203、Fe203、CaO和未燃炭，另含有少量K、P、S、Mg等化合物和Cu、Zn等微量元素。由于粉煤灰具有较大的比表面积，粉煤灰中大量活性点可与吸附质发生化学吸附和物理吸附，所以粉煤灰有很强的吸附能力，因此常被应用于水处理领域中。

1 粉煤灰处理废水的机理

粉煤灰处理废水主要利用粉煤灰的吸附作用及絮凝沉淀和过滤作用。粉煤灰的吸附作用包括物理吸附和化学吸附。前者是指粉煤灰与吸附质(污染物分子)间通过分子间引力产生吸附，这一作用由粉煤灰的多孔性及比表面积决定。后者是指粉煤灰存在大量铝、铁、硅等活性点，对水中多数带负电的胶体微粒能进行强有力的吸附，产生絮凝作用。再加上粉煤灰中含有助凝剂成分，如Ni、C0、As、Na、Li、Ca等，能促进其沉降。化学吸附特点是选择性强，通常为不可逆。在通常情况下，物理吸附和化学吸附作用同时存在，但在不同条件(pH值、温度等)下体现出的优势不同，导致粉煤灰吸附性能变化。另外，由于粉煤灰是多种颗粒的机械混合物，孔隙率较大，因此，废水通过粉煤灰时，粉煤灰也能过滤截留一部分悬浮物。粉煤灰的沉淀和过滤只能对吸附起补充作用，不能替代吸附的主导地位。

粉煤灰处理废水的主要影响因素有以下几个方面：(1)粉煤灰的粒径和比表面积：粉煤灰粒径越细、比表面积越大，处理效果越好。(2)粉煤灰的化学组分：粉煤灰中SiO 及A1 0。等活性物质含量高，有利于化学吸附。(3)溶液的pH值：pH值直接影响处理效果，但pH值的影响结果与吸附质的性质有关。(4)温度：国内外研究表明，温度越低，粉煤灰对废水中有害物质去除率越高。(5)吸附质的性质：废水污染物质的溶解度、分子极性、分子量大小、浓度等对处理效果有影响。分子量越大、溶解度越小，处理效果越好。

2 粉煤灰的改性

利用粉煤灰处理废水通常先对其进行改性处理，提高其吸附性能。目前，对粉煤灰的改性主要有酸改性法及碱改性法两种。

2．1 粉煤灰的酸改性法

粉煤灰中加入少量硫铁矿、氯化钠等，在较高的温度下用酸浸取，可以制得集物理吸附和化学混凝为一体的固液共存混凝剂，增加粉煤灰的铁含量，进而增强其絮凝作用。也可以将粉煤灰在烘箱中烘干磨细，再用盐酸和硫酸混合处理，可以制得铝、铁含量较高的混凝剂。

2．2 粉煤灰的碱改性法

有三种方法可对粉煤灰进行碱性改性：一种是将原灰与碱溶液在一定的温度下混合改性；另一种是将粉煤灰预处理后与碱溶液混合的方法；第三种是将粉煤灰与碱焙烧熔融，使粉煤灰颗粒转化为硅酸盐和铝酸盐。

3 粉煤灰在水处理中的应用

3．1 脱色处理

粉煤灰具有较强的吸附能力，对色度有很好的去除效果，因此广泛应用于工业废水色度的去除。李长春口将印染纺织废水和该厂的锅炉水膜除尘器所除下的粉煤灰和水的混合物混在一起进行污水处理，色度去除率高达95%。梁天民用粉煤灰代替絮凝剂对某造纸厂的废水进行一级处理，通过实验发现，同样的废水经过粉煤灰处理后，透光率可达到与三氯化铝、聚合铝和聚合铁处理废水同等效果，且粉煤灰处理后的废水无色无臭。阎存仙等口对粉煤灰的脱色能力进行了系统的研究，试验了粉煤灰对活性染料、酸性染料、直接染料、阳离子染料、疏化染料和还原染料的脱色能力，确定了脱色率为91%～99%的工艺条件，并证明了粉煤灰对染料的吸附过程与Langmuir模型吻合。

3．2 有机物的去除

粉煤灰对多种废水中的有机物和SS均有较好的处理效果。董树军[4]对保定护城河的生活污水上清液进行了吸附处理，表明粉煤灰对生活污水中的中的COD有较强的吸附作用，当灰水比为1：10时，粉煤灰对该污水COD的平均去除率达86．0%。张昌鸣等 ]以粉煤灰吸附焦化废水，处理水量1 000 th，粉煤灰用量1．747 th，焦化废水中的COD、BOD等去除率均达到国家一级排放标准，净化后水质较好。

3．3 重金属离子的去除

研究表明，粉煤灰对一些重金属有较好的吸附效果，吸附去除率在40%～90%之间。pH值对粉煤灰吸附重金属离子的效果有一定影响，适宜的pH值在4-7之间。薛建军等人[6]以粉煤灰为主要成分处理含Cr3 废水。该种水处理剂处理1 t含Cr3 30．8mgL，pH值=4．00的废水，仅需1．5 kg就使Cr3+浓度降到1 mgL以下，去除率达97%以上。黄彪[7 等利用粉煤灰对Cr(VI)废水进行了净化处理试验，结果表明Cr(VI)的脱除主要是粉煤灰的吸附过程，且吸附速率与废水中Cr(VI)浓度成直线关系，吸附效果优异。Panday E引等研究了粉煤灰对Cu 的吸附性能，发现在适宜条件下，粉煤灰对Cu 的去除结果十分良好。Asit K．Sen E 认为粉煤灰对Hg(1)的吸附效果甚至比活性炭优异，去除率可达99．99%以上。

3．4 去除氟和磷

用粉煤灰处理含氟废水的研究报道较多。马艳然等人[10]。用粉煤灰处理含氟废水，可使含氟20～100mgL的原水除氟率达50%以上，而应用粉煤灰一生石灰体系除氟可以使其含氟量降至工业废水排放标准以下。粉煤灰对生活污水中的磷有一定的去除作用，去除率达60%-70%。马志毅等人[11]采用搅拌悬浮法处理含氟酸性废水，当水灰比为l0时，搅拌l h可使原水氟的质量浓度从700 mgL降至l0mgL，而且pH值也由2-3增至6～7。采用电石渣混凝一粉煤灰过滤工艺处理高浓度的含氟含磷化工废水，使氟和磷的质量浓度分别从140 mgL和28mgL降至10 mgL和l mgL以下[12]。

4 展望

利用粉煤灰处理废水，可以达到以废治废的目的，但在实际应用中还需有效解决以下问题：(1)处理后产生大量的污泥，而其中可能含有一些有毒有害物质如重金属离子，如不能很好地解决污泥的出路，将必然产生二次污染问题。(2)何进一步提高粉煤灰的吸附性能，在较小用量下达到较好的处理效果，以尽量减少污泥量。(3)加强粉煤灰处理废水的机理研究，为其广泛应用于废水处理提供理论依据。

参考文献
l 李长春．对纺织印染污水的综合处理效果研究[J]．环境工程，1994，12(4)：47．
2 梁天民．粉煤灰吸附处理生活污水研究[J]．粉煤灰综合利用，1993，13(3)：40．
3 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．
4 董树军．粉煤灰在污水处理中的应用[J]．华北电力大学学报，1997，24(2)：83—87．
5 张昌鸣，余长舜，杨福寿，等．焦化废水及回流技术研究[J]．环境工程，1999，16(1)：16．
6 薛建军．粉煤灰在污水处理上的应用[J]．电力环境保护，1993，13(2)：25—26．
7 黄彪，吴新华，黄碧忠．粉煤灰活性炭处理六价铬废水的试验研究[J]．环境科学进展，l998，6(1)：77-80．
8 Panday K．K．et a1．Copper(Ⅱ)Removal from Aquesous SolutionsByFlyAsh[J]．WaterResearch．1985，19(7)：869—873．
9 AsitK．Sen．eta1．AdsorptionofMercury(Ⅱ)byCoalFlyAsh[J]．Water Research．1987，21
l0 马艳然，樊宝生，张秋花，等．粉煤灰处理含氟废水[J]．水处理技术，1993，19(6)：53—58．
1l 马志毅，周凤鸣，吴炳耀，等．用粉煤灰处理含氟废水的研究[J]．中国环境科学，l99l，11(6)：460—463．
12 李亚峰，刘国瑞，刘仁勇．高浓度含氟含磷化工废水处理[J]．沈阳黄金学院学报，l99r7，16(3)：23l—236．作者: 郭方峥，刘培，王雪，张雁秋