土木工程网-工程师的家园
利用工业废弃物处理含锌废水的试验研究
RSS 打印 复制链接 发布时间:2017-09-04 17:01:48

       摘 要:针对粉煤灰对含锌废水处理效果的四个影响因素:反应时间、粉煤灰加入量、pH、铁屑与粉煤灰的比例,进行正交设计,分析结果表明,本处理实验的最佳工艺条件为:反应时间60min、反应开始体系pH5.0、粉煤灰加入量8g/100ml(8%)、铁屑与粉煤灰比例为3:1,此工艺条件下锌去除率为99.50%。单因素影响试验结果表明:随着粉煤灰加入量的增加、反应时间的增大,锌的去除率都将增大,酸碱性过强将降低去除率,铁与粉煤灰的比例在一定范围内对锌去除效果影响不大。 

  关键词:含锌废水;粉煤灰;铁屑 

  DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.041 含锌废水具有持久性、毒性大、污染严重等特点,一旦进入环境后不能被生物降解,大多数参与食物链循环,最终在生物体内积累,影响生物体正常生理代谢[1]。 

  粉煤灰是火力发电的燃煤高温燃烧后的残留物,其结构具有多孔性、表面价键的不饱和性以及存在大量的含氧基团,使其表面有很强的吸附活性,是一种廉价的高浓度污水预处理吸附剂[2]。研究结果表明,粉煤灰对废水中的重金属有良好的去除能力[3-4]。王大军等[5]实验发现,煤粉灰对锌具有较强的吸附能力,以氧化钙为改性剂改性的粉煤灰对含锌废水具有良好的吸附性能。Alinnor[6]用粉煤灰处理了水中的Pb2+、Cu2+,获得吸附过程的动力学方程式为一级方程式,并测定了速率常数。本研究利用两种工业废弃物处理人工配制含锌废水,重点讨论了处理时间、pH、粉煤灰加入量等因素对处理效果的影响。 

  1 试验材料与方法 

  1.1 试验材料 

  实验室用硫酸锌配制含Zn2+浓度为500mg/L的人工废水。处理用粉煤灰经烘干处理,铁屑分别经碱液、酸液浸泡去除铁屑表面的油、锈迹和氧化膜,两种物质均过筛选取粒度20-40目。 

  1.2 试验方法 

  分别取待处理废水100ml于锥形瓶中,按照试验条件,用10%NaOH或H2SO4溶液调节pH,室温条件下搅拌,静置分层后取上清液用双硫腙分光光度法测定Zn2+,计算锌去除率。 

  2 结果与讨论 

  2.1 pH对处理效果的影响 

  分别调待处理含锌废水初始pH为3、5、7、9、11,按最佳工艺条件的其他工艺指标对废水进行处理。 

  随着起始处理浓度的逐渐升高,锌的去除率也逐渐升高,在pH在5-9之间时,锌去除率基本维持在98%左右,但当pH为11时,锌去除率急剧下降。 

  锌的氢氧化合物为两性化合物,pH值过高或过低,均能使沉淀返溶而使出水超标[1]。因此,当pH为3及11时,均反应出较差的去除效果,其中pH为11时尤为明显。 

  2.2 反应时间对处理效果的影响 

  按最佳工艺条件的其他工艺指标,分别振荡20、40、60、80、100min,随着反应时间的增加,锌去除率迅速增大,在反应进行到60 min时,锌的去除率最高,为98.1%,随着反应时间的进一步增加,锌去除率略有降低,但降低幅度不大。 

  试验处理工艺对锌的去除综合了电解法、化学沉淀法、铁氧体法、吸附法等方法的共同作用,随着反应时间的增加,电解反应及吸附反应将深度进行,粉煤灰的吸附主要是物理吸附作用,吸附过程分为3个阶段,分别是颗粒外扩散过程,颗粒内扩散过程及吸附反应过程,完成之后将会出现解吸作用,超过一定的时间会使去除率下降。 

  2.3 粉煤灰加入量对处理效果的影响 

  分别在100ml废水中加入粉煤灰2、4、6、8、10g,按最佳工艺条件的其他工艺指标处理废水。 

  随着粉煤灰加入量的逐渐增加,锌的去除率也在逐渐增加,在本实验工艺条件下,在粉煤灰加入量为8g时,锌去除率达到最高,为98.4%。但当粉煤灰加入量进一步增高时,锌去除率略有下降。对反应过程实验现象的观察也发现,当粉煤灰投加量为8g/L时,停止搅拌后沉降速度最快,沉淀后上澄液清澈。当投加量为10g/L时,停止搅拌后沉降速度较慢,沉淀分离较难。 

  粉煤灰在絮凝过程中有协同效应,作为助凝剂,粉煤灰为絮凝提供了凝聚晶核,为絮凝的迅速长大创造了条件。又因粉煤灰本身密度大,当粉煤灰颗粒卷入矾花后,能增加絮体的密度,加速矾花的沉降速度。而且,增加粉煤灰的加入量,将增加接触面积,扩大吸附容量。因此加入一定量的粉煤灰能够起到去除废水中的有�C污染物的功能。 

  但由于粉煤灰为细小微粒,当粉煤灰投加量过多时,未凝聚的粉煤灰不仅不能起到絮凝的作用,反而影响了废水的沉降性能,从而不容易形成絮凝体,泥水分离效果差,从而影响去除率。 

  2.4 粉煤灰与铁屑的比例对处理效果的影响 

  按铁:粉煤灰分别为3:1、2:1、1:1、1:2、1:3加入铁及粉煤灰,按最佳工艺条件处理废水。 

  在处理体系中,当粉煤灰加入量一定时,随着铁屑的加入量的逐渐减少,锌去除率变化不大,基本在97.2-98.1%之间,但当体系中铁含量为处理剂的1/4时,锌去除率急剧下降,仅为94.7%。 

  3 结论 

  利用工业废弃物粉煤灰与铁屑,通过对含锌废水的处理,在适当的工艺条件下,对锌离子有明显的去除效果。 

  (1)酸碱性过强,将使处理体系锌去除率下降,本工艺条件最佳处理pH范围为5-9。 

  (2)粉煤灰加入量对处理效果有一定影响,随着粉煤灰加入量的增加,锌去除率将增大,但粉煤灰加入量过多时,将降低去除率。 

  (3)随着处理时间的增加,锌去除率也将增大,但处理时间过长,将使锌去除效果变差。 

  (4)铁屑与粉煤灰的比例对处理效果影响不大,建议在试验允许的适宜比例条件下,尽可能减少铁屑的加入量。 

  参考文献: 

  [1]方艳,闵小波,唐宁等.含锌废水处理技术的研究进展[J].工业安全与环保,2006,32(07):5-8. 

  [2]程爱华,姚改焕,路瑞.粉煤灰在水处理中的应用[J].中国资源综合利用,2005,7(07):20-21. 

  [3]王代芝,赵艳萍.粉煤灰处理含汞废水的研究[J].化学与生物工程,2004(06):4-50. 

  [4]王湖坤,龚文琪,卫苗苗.粉煤灰吸附处理铜冶炼废水中Cu(Ⅱ)的试验研究[J].冶金能源,2006,25(04):50-52 

  [5]王大军,许弟军,单连斌等.改性粉煤灰处理含锌废水的研究[J].环境保护科学,2005,31(03):19-21. 

更多
  • 相关新闻
  • 热点推荐
  • 我来说两句 ()
用户名: 验证码: 验证码
  • 本月热门下载
  • 环保推荐论文
关于我们 - 免责声明 - 广告合作 - 支付方式 - 联系方式 - 申请链接 - 网站帮助 - 网站地图 - 土木工程网手机版
Copyright © 2007 - 2012 www.civilcn.com All Rights Reserved. 土木工程网 版权所有 赣ICP备08000460号 赣公网安备 36070202000220号
客户服务 MSN: civilcn#163.com E-mail: 手机:15979848699