粉煤灰漂珠与混凝沉淀联用的水体氟污染修复技术研究

文_张智敏 山西清云淼环保科技有限公司

1 试验方法

1.1 粉煤灰漂珠制备

利用存在氟污染的水体进行粉煤灰漂珠与混凝沉淀联用的水体氟污染修复试验。试验水体来自某运河中，该河水存在着严重的氟污染现象。对试验水体的氟含量进行测定。共采集20L试验水体。

利用粉煤灰漂珠去除氟污染水体中小分子量的氟污染物，先要制备粉煤灰漂珠。试验中使用的粉煤灰来自某热电厂，通过电除尘技术对试验粉煤灰进行收集，然后通过仓泵式除灰系统进行排灰。在收集的粉煤灰中对粉煤灰漂珠进行分选，具体分选方法为使用浮选法。将水当作介质，根据水中物体的浮沉原理，在粉煤灰中将比重比1小的空心玻璃微珠分离出来。对分离出来的粉煤灰漂珠进行活化处理，具体步骤如下：

①将分离出来的粉煤灰漂珠放入瓷坩埚内，并在马福炉内进行2h的煅烧，冷却后将其放入烧杯，利用去离子水进行2～3次的水洗处理。

②在其中加入浓度为40%的ZnC12与一定浓度的H2SO4活化剂，充分混合加入的溶液与漂珠，进行1h的水浴加热，活化时保持1:3的固液比。

③对粉煤灰漂珠进行水洗，直到溶液的pH值达到2～3。④在烘箱中烘干溶液，即可获得活性粉煤灰漂珠。

1.2 活性粉煤灰漂珠水体氟污染修复试验方法

利用活性粉煤灰漂珠对氟污染水体进行氟污染修复，具体步骤如下：将活性粉煤灰漂珠放入定量的氟污染水体中，对其进行20min的振荡处理使其充分发生作用，然后将其静置10min。对其进行过滤后量取处理后的水体15mL，对其进行氟含量测定。

1.3 混凝沉淀水体氟污染修复试验方法

1.3.1 试验装置

利用混凝沉淀方法去除氟污染水体中大分子量的氟污染物。试验中使用的混凝沉淀装置能够达到2m3/h的处理量，装置将沉淀池和混凝池合于一体进行构建。其中反应器采用的是机械絮凝池，其有效反应时间是15min，共设置4格。每格机械絮凝池的尺寸为25cm×25cm×30cm，设计流量是2L/min，有效容积是15L。其中第1格是混合池，剩余3格是絮凝池。絮凝池的停留时间是22.5min。在每格机械絮凝池后对取样口进行设置，利用其进行取样。沉淀池采用的是斜板沉淀池，其尺寸数据为45cm×60cm×35cm，可以达到81L的有效容积，设计的停留时间是四40min。其中斜板区的高度是10cm，斜板倾角设计为60°。在斜板沉淀池的后方设置三排取样口，分别与沉淀池的出水区、斜板区、沉淀区相对应。

试验中使用的设备仪器具体如表1所示。

表1 试验中使用的设备仪器

对混凝沉淀中使用的药剂进行配置。分别使用聚合氯化铝、氯化铁化学试剂对5%质量百分比的溶液进行配置，并利用这些溶液，使用烧杯与量筒对不同浓度的混凝剂进行配置，配置的混凝剂浓度分别为10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L、60mg/L。将经过粉煤灰漂珠氟污染修复处理后的氟污染水体倒入混凝沉淀装置中，然后分别将以上浓度的混凝剂投入混凝沉淀装置中，利用电动定时精密搅拌器使混凝剂均匀融入氟污染水体中，静置两小时，并对水体进行氟离子含量测定。

使用的氟离子含量测定方法为一次加入法，具体测定步骤如下：

①对水样电位值进行测定。通过无分度吸管吸取一定容量的水样，并将其置于烧杯中，在其中加入强度调节总离子缓冲溶液，加水进行稀释使总溶液量达到标线，将溶液摇匀后注入聚乙烯杯中，等待电位稳定之后在其中放入塑料搅拌子并插入电极，对溶液进行连续搅拌，在搅拌时对水样电位值进行读取。

②在水样中加入氟化物标准溶液，继续进行搅拌，并对平衡电位值进行读取。其中水样电位值与平衡电位值的差值需要控制在30～40V的范围内。

③对水样的氟离子浓度进行计算，具体计算公式如下：

式中 —水样的氟离子浓度；—氟化物标准溶液的实际浓度； —水样的体积； —强度调节总离子缓冲溶液的体积；—实测的电极斜率。

2 水体氟污染修复试验结果分析

2.1 粉煤灰漂珠氟污染修复试验结果

利用不同质量的粉煤灰漂珠对氟污染水体进行氟污染修复的试验结果具体如表2所示。

表2 粉煤灰漂珠氟污染修复的试验结果

根据表2的粉煤灰漂珠氟污染修复试验结果可知，在粉煤灰漂珠质量为2300g时，可以获取最好的水体氟污染修复效果。而在粉煤灰漂珠质量继续增加时，氟污染修复效果未出现大幅上涨。

2.2 混凝沉淀氟污染修复试验结果

利用粉煤灰漂珠进行氟污染修复后，利用混凝沉淀方法进行了氟污染修复，其中聚合氯化铝溶液配置的混凝剂的具体试验结果如表3所示。

表3 聚合氯化铝溶液配置的混凝剂的具体试验结果

根据聚合氯化铝溶液配置的混凝剂的具体试验结果可知，在混凝剂浓度为50mg/L时即可达到很好的氟污染修复效果。

氯化铁溶液配置的混凝剂的具体试验结果如表4所示。

表4 氯化铁溶液配置的混凝剂的具体试验结果

根据氯化铁溶液配置的混凝剂的具体试验结果可知，在混凝剂浓度为40mg/L时即可达到很好的氟污染修复效果。比较两种溶液配置的混凝剂的试验结果可知，氯化铁溶液配置的混凝剂的氟污染修复效果更好。

综合以上试验结果，在粉煤灰漂珠与混凝沉淀联用的水体氟污染修复中，在最佳粉煤灰漂珠质量为2300g，最佳混凝剂配置溶液为氯化铁，最佳混凝剂浓度为40mg/L时，可以达到最佳的氟污染修复效果。

3 结语

通过对粉煤灰漂珠与混凝沉淀联用的水体氟污染修复技术进行研究，获取了粉煤灰漂珠的最佳放置质量、最佳混凝剂配置溶液以及最佳混凝剂配置浓度，对严重氟污染水体的治理很有意义。