粉煤灰吸附降解水中 COD的研究

魏丽丹，张文斌，刘美多，王艳梅，秦玉珠

（黑龙江工业学院环境工程系，黑龙江 鸡西 158100）

粉煤灰吸附降解水中 COD的研究

魏丽丹，张文斌，刘美多，王艳梅，秦玉珠

（黑龙江工业学院环境工程系，黑龙江 鸡西 158100）

用粉煤灰做吸附剂，用苯酚溶液作为废水样品，用 KMnO4法测量 COD，实验结果表明，粉煤灰对于降低水中 COD有着快速而且明显的效果。

粉煤灰；吸附；降解；COD；研究

近年来，煤化工行业发展迅猛，同时，由于煤属于芳香性非常高的化学物质，因此芳香化合物的污染问题也日渐突出。对于芳香化合物的降解是一个很大的难题，因为芳香化合物具有良好的稳定性，降解困难，例如焦化废水的处理［1］。目前比较常见的处理方法有：絮凝吸附法、光催化氧化法、高级氧化法、生物降解法、微电流电解降解法、膜过滤法等。各种方法中，超声波辅助的生物降解法降解效果好，但生物体因酚类的含量不同可能引发中毒［2］；光催化氧化和高级氧化法降解效率高，但价格非常昂贵［3］；微电流电解降解法造价虽然比较低，但容易引起重金属的污染，加重后续处理 的 难度［4］；絮凝 吸 附法 最 为 简 单 廉 价［5］，但处理效果并不是很好。因此目前的处理方法均为多种方法的联合使用［6］。近年来出现了使用半透膜的反渗透技术作为最后的处理方式，能够将水循环利用［7］。我们对廉价的吸附法进行了现状研究与分析［8］，认为目前吸附法仍是焦化废水处理中非常重要的一部分，也是稠油废水处理的重要组成部分［9］。而粉煤灰具备了良好的吸附性能［10］，处理煤制气生化废水可以直接达标排放［11］。因此本实验中使用粉煤灰作为吸附剂，利用粉煤灰非常大的比表面积极大程度地吸附酚类，降低废水的毒性，降低废水中有机物浓度，减轻后续处理的难度。

1 实验准备

粉煤灰：取来的粉煤灰进行过筛，取40～80目的粉煤灰作为实验研究对象。

H2SO4溶液：量取100ml 98.4%的浓硫酸，另量取100ml去离子水放入烧杯，缓慢加入硫酸配成1∶1的硫酸溶液。

废水：取一定量的苯酚放在烧杯中加水，稍稍加热使之溶解，转入1000ml广口瓶并稀释，加入10ml H2SO4溶液。

KMnO4标准溶液：用托盘天平称取 KMnO4配置成浓度约0.04mol／L的溶液放于棕色试剂瓶并在暗处放置7d。

Na2C2O4标准溶液：105℃下烘干至恒重，准确称量，用容量瓶配置成 0.100mol／L的标准溶液备用。

2 废水处理实验

量取模拟废水20.00ml放入烧杯，加入H2SO4溶液5ml后加 KMnO4溶液 50.00ml在加热套中加热，并控制温度在 80℃，溶液未褪色，用移液管移取 50.00ml Na2C2O4溶液放入烧杯，溶液褪色后进行 滴定操 作，配制 成 的 废 水溶 液 COD为2100mg／L。

在3个烧杯中分别准确称量 4.000g粉煤灰，依次加入20.00ml废水并计时，分别反应 30、60、90 min后过滤、洗涤，取滤液进行 COD测定实验。

在5个烧杯中分别准确称取 2.000g、4.000g、6.000g、8.000g、10.000g粉煤灰样品，依次加入20.00ml废水并计时，1h后过滤、洗涤，取滤液进行COD测定实验。

3 试验结果

使用苯酚溶液作为废水样品，KMnO4法测得COD值为2100 mg／L，在废水处理过程中，需要挑选合适的反应时间。由废水过量时 COD降解曲线可以看出，1h后的降解速率不够理想，因此反应时间可以选择1h，COD降解时间曲线如图1所示。

在降解过程中，30～60min COD变化值很大，速率较高，不同时间的COD值如表1所示。

表1 不同反应时间的COD值

从图1和表1可以看出，1.5h水中COD值为123mg／L。由于煤化工废水量较大，这样的处理效率过低。因而不能希望粉煤灰吸附时间过长或者接近饱和吸附量，而为了保证COD的降低，必须提高粉煤灰的质量。粉煤灰质量对于 COD降低的影响如图2所示。

图2中显示粉煤灰的质量对于 COD的降解几乎成线性关系，也就是说粉煤灰质量越大，COD越低，降解效果越好。在表2中可以清晰地看到，8g粉煤灰反应1h COD已降低至140mg／L，已经接近4g粉煤灰1.5h才能够达到的处理效果，10g粉煤灰处理废水COD可降低至52.5mg／L，对于微生物处理废水，可节约时间、减小废水储存量、减少设备的使用量，为焦化厂节约废水处理成本。

表2 反应时间1h COD随粉煤灰质量的变化

4 小结

粉煤灰用于苯酚为主的废水处理，使高浓度废水变成低浓度废水，而且速度很快，原材料易得。由于 40～80目的粉煤灰利于过滤分离，因此选择该粒度级。选择粒度更小的粉煤灰吸附效果更好，对于含酚废水的第一步降解非常有利。粉煤灰吸附水中酚类物质可以大大降低含酚废水的毒性，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处理压力，能够提高活性污泥的使用效率，最终实现成本节约。

［1］包迎春.焦化废水研究现状与进展 ［J］.广东化工，2012，39 （5）：130－131.

［2］吴立波，王建龙，黄霞，等.自固定化高效菌种强化处理焦化废水的研究 ［J］.中国给排水，1999，15（5）：1－7.

［3］高敏江，李素芹，王习东，等.纳米TiO2／Fe3O4光催化剂的制备及其在焦化废水处理中的初步应用研究 ［J］.水处理技术，2010，36（9）：73－77.

［4］涂勇，张洪玲，张龙，等.Fenton氧化—活性炭吸附耦合处理焦化废水生化尾水的研究 ［J］.污染防治技术，2010，23 （1）：26－29.

［5］康晓静，周建民，端木合顺.焦化废水处理工程实例 ［J］.水处理技术，2010，36（3）：128－132.

［6］闵玉国，崔利平，薛英连，等.焦化废水处理工程的调试与运行 ［J］.给水排水，2011，37（4）：54－57.

［7］伸惟雷.反渗透技术在钢厂焦化废水处理中的应用研究 ［J］.中国钢铁业，2011，（8）：31－33.

［8］张文斌，魏丽丹.吸附法处理焦化废水现状与展望［J］.黑龙江生态工程职业学院学报，2011，（5）：32－33，49.

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

［10］张文斌，魏丽丹.粉煤灰应用现状分析 ［J］.科技资讯，2011，（32）：128.

［11］尹连庆，张军，腾济林，等.吸附法深度处理煤制气生化废水 的研 究 ［J］.水处 理技 术，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