炉渣对染料废水的脱色研究

陈海丰，杨加元

（1. 江苏科技大学 生物与化学工程学院，江苏 镇江 212018； 2. 中海石油环保服务有限公司，天津 300452）

炉渣对染料废水的脱色研究

陈海丰1，杨加元2

（1. 江苏科技大学 生物与化学工程学院，江苏 镇江 212018； 2. 中海石油环保服务有限公司，天津 300452）

实验研究了炉渣对活性黄、直接红和酸性红B 3种模拟染料废水的脱色效果。实验采用恒温震荡吸附的方法，分别考查了溶液pH值、炉渣投加量、反应时间和温度等因素对脱色效果的影响。结果表明：中炉渣投加量达到60 g/L，反应时间达到2 h，脱色效果最佳；3种染料废水的最佳反应pH值分别为4、6和7；温度对脱色效果的影响相对较小，实验在常温下进行即可。

炉渣；染料废水；脱色

炉渣是电厂锅炉、各种工业及民用锅炉，炉窑燃烧煤炭后排出的固体废弃物。由于煤炭在燃烧过程中进入大量空气，冷却后又逃逸，导致生成的炉渣形成多孔结构。炉渣中含有的多种碱性氧化物（CaO、Al2O3等），在与工业废水接触后能溶出部分碱性物，因而对工业废水中的有机物、重金属、悬浮物具有一定的吸附、过滤、中和及絮凝作用[1]。倪晓斌等采用煤气炉的炉渣进行了有机废水的处理实验，结果表明可消减COD 70%以上，消减SS 84%以上[2]。炉渣与活性炭相比较，炉渣具有一定效果的吸附作用、处理的成本比较低并且可实现废物利用等优点，是一种相对经济的高效的染料废水的处理方法。

染料废水的特点是水质复杂，含各种有机物浓度高、碱度大、色度大，且染料废水中难生物降解物质较多。炉渣所具有的对废水吸附和中和性能特别适宜对印染废水中染料、浆料、助剂、色度、碱度等进行吸附处理。因此国内外对炉渣处理染料废水应用的研究日益增多。张小龙[3]等采用炉渣制成透水材料，对20 mg/L的甲基橙和酸性铬蓝K的去除率超过了70%。张丽丽等用炉渣吸附酸性大红和活性艳红模拟染料废水，脱色率分别达到了71%和 83%[4]。肖和莲等将炉渣吸附与絮凝沉降工艺结合处理某染织厂的废水，处理后的水可用于印染工艺[5]。

1 实验部分

实验仪器：722分光光度计（天津市拓普仪器有限公司）；DSHZ-300A旋转式恒温振荡器（太仓市实验设备厂）；pH计（上海精科有限公司）。

炉渣：实验选用普通锅炉燃烧后的炉渣碾碎，在去离子水中煮沸1 h，然后在105 ℃下烘24 h时，冷却后过50目筛，密封在储罐中备用。

模拟染料废水：分别称取0.15 g的活性黄，直接红和酸性红B染料，用去离子水定容到1 L，配制成浓度为150 mg/L的模拟染料废水溶液。

在250 mL锥形瓶中加入100 mL上述模拟染料废水和一定量的炉渣，恒温振荡一定时间后取出离心分离，取上清液用分光光度计测定色度。

2 结果与讨论

2.1 炉渣投加量的影响

取100 mL浓度为150 mg/L的模拟染料废水溶液，控制pH值为7，温度为30 ℃，振荡时间60 min不变的条件下，加入不同量的炉渣，进行吸附脱色实验，得到炉渣投加量和染料废水脱色率的关系曲线如图1所示。

图1 脱色率和炉渣投加量的关系Fig.1 Relationship between slag dosage and decoloration ratio

由图1可知，3种模拟染料废水的脱色率都随着炉渣投加量的增加而增加。并且在炉渣投加量由10 g/L增加到60 g/L时，脱色率上升比较迅速，随后再增加投加量，脱色率虽仍上升，但速度较缓慢。当炉渣投加量为80 g/L时，直接红和酸性红的脱色率分别达到 62.4%和 62.9%，活性黄的脱色率也有54.7%。可见炉渣对这 3种染料都具有一定的吸附作用，相同条件下对直接红染料废水的脱色效果最好，活性染料最难处理，效果较差。

2.2 pH值的影响

取100 mL浓度为150 mg/L的模拟染料废水溶液，在炉渣投加量为60 g/L，温度为30℃，振荡时间60 min不变的条件下，改变溶液的pH值，进行吸附脱色实验，得到溶液 pH值和染料废水脱色率的关系曲线如图2所示。

图2 脱色率和pH的关系Fig.2 Relationship between pH and decoloration ratio

由图 2中可知，pH对该实验的脱色效果影响明显。活性黄染料废水在pH值为7时，脱色效率最高；直接红染料废水在pH值为6时，脱色率最高；酸性红B在pH值为4时，脱色率最高。酸性红B在pH值为8～12区域，随pH值的升高，脱色率上升，此时并不是炉渣吸附效果的提高，而可能是酸性染料发生了酸碱化学反应所引起。

2.3 温度的影响

取100 mL浓度为150 mg/L的模拟染料废水溶液，控制pH值为7，炉渣投加量为60 g/L，振荡时间60 min不变的条件下，改变振荡温度，进行吸附脱色实验，得到反应温度和染料废水脱色率的关系曲线如图3所示。

图3 脱色率和温度的关系Fig.3 Relationship between temperature and decoloration ratio

由图3可知，温度对3种模拟染料废水脱色效果影响较小。随着温度的升高，酸性红B和活性黄的脱色率略有提高，而直接红的脱色率有所降低。三种模拟染料因改变温度带来的脱色率的变化幅度均在 5%左右。因此，炉渣对染料废水的吸附脱色实验在室温下即可。

2.4 时间的影响

取100 mL浓度为150 mg/L的模拟染料废水溶液，控制pH值为7，炉渣投加量为60 g/L，温度为30 ℃不变的条件下，改变反应时间，进行吸附脱色实验，得到反应时间和染料废水脱色率的关系曲线如图4所示。

图4 脱色率和反应时间的关系Fig.4 Relationship between reaction time and decoloration ratio

由图4中可知，随着反应时间的增加，炉渣对三种染料的脱色率也相应随之增加。在开始的一段时间内脱色率上升较快，最终趋于平缓。反应时间达到2 h，对直接红的脱色率达到77%，对酸性红B的脱色率为73%，而对活性黄脱色率在71%。

这是由于当炉渣刚加入废水时，炉渣表面和染料分子的浓度差较大，由此产生的吸附推动力也最大，从而造成吸附开始一段时间进行较快。随着时间的推移，吸附推动力会逐渐减弱，吸附也趋于缓慢。

3 结 论

(1) 炉渣对染料废水具有一定的吸附脱色效果。脱色率随炉渣投加量的增加而增加，当投加量达到60 g/L后，继续增加投加量，脱色率变化缓慢。

(2) pH对炉渣脱色效果的影响较明显，本实验中酸性红B、活性黄和直接红染料废水的最佳反应pH值分别为4，6和7。酸性染料的脱色率不仅和炉渣吸附效果相关，还受酸碱反应的影响。

(3) 温度升高时，炉渣对直接染料废水的脱色率略有降低，而对酸性染料和活性染料脱色率略有升高，变化都在5%左右，一般在常温下进行即可。

(4) 炉渣对 3种染料的脱色率随时间的延长而增大，当时间达到2 h时，脱色率变化已十分缓慢，基本达到平衡。

［1］ 卢声.活性炭与炉渣对染料脱色作用的对比研究[J].当代化工，2009，38（1）：21-23.

［2］ 倪晓斌，赵陈，童建颖.炉渣的吸附性能及在废水处理中的应用试验[J].化工生产与技术，2005，12（6）：42-44.

［3］ 张小龙，张诚，高亮升，等.炉渣基透水材料的制备及其在染料废水中的吸附作用[J].粉煤灰综合利用，2010(4)：27-30.

［4］ 张莉莉，王开苗，李顺涛.炉渣在印染废水脱色处理中的应用[J].科技创新导报，2009(5)：112.

［5］ 肖和莲，阳立华，刘源，等.絮凝沉降-炉渣过滤深度处理印染废水[J].印染，2005(11)：10-11.

Study on Decoloration of Dye Wastewater by Slag

CHEN Hai-feng1，YANG Jia-yuan2
（1. Jiangsu University of Science and Technology, Jiangsu Zhenjiang 212018, China；2. China Offshore Environmental Service Co.,Ltd., Tianjin 300452, China）

Experimental study on decoloration of reactive yellow, direct red and acid red simulated dye wastewater by slag was carried out. The influence of pH, slag dosage, reaction time and temperature on the decoloration effect was studied. The results show that the best decoloration effect can be given when the slag dosage is 60 g/L, the reaction time is 2 h; optimized pH for the three dye wastewater is 4, 6 and 7, respectively; the temperature has little influence on decoloration effect, so the experiment may be carried out at normal temperature.

Slag; Dye wastewater; Decoloration

X 778

A

1671-0460（2012）09-0937-02

2012-04-06

陈海丰（1980-），男，江苏大丰人，讲师，博士，2009年毕业于大连海事大学环境科学专业，研究方向：环境污染治理。E-mail：datou1980@yeah.net。