粉煤灰為1種工業(yè)固體廢棄物，具有表面疏松多孔、比表面積大等特性，包括有活性基團和吸附性能的化學成分以及礦物成分（SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3和未燃炭，少量K、P、S、Mg等化合物和CuςZn等微量元素），比重211~214，容重500~1000 kg/m3，粒度4900孔/cm2，余量3% ~20%，比表面積2000~4000 cm2/g。據(jù)資料統(tǒng)計，目前發(fā)達國家的粉煤灰利用率較高，其中德國利用率為65%，法國為75%，英國為46.2%，日本為100%?，F(xiàn)在我國每年排放粉煤灰量超過1億t，大量粉煤灰堆積于灰場，不僅占用了大量的土地資源，而且對環(huán)境造成了嚴重污染，如不加處理，會成為揚塵而污染大氣，排入水系會使河流堵塞，其中某些化學物質(zhì)還會對人體和生物造成為害。若把粉煤灰看成1種資源開展綜合利用，可變廢為寶，達到經(jīng)濟、社會、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。應用粉煤灰處理廢水，是1種以廢治廢、綜合利用的好方式。
1 粉煤灰處理廢水的機理
粉煤灰顆粒分為2類，一類是多孔碳粒，另一類是熔融的多孔玻璃體。后者富集了灰中的硅和鋁，在形成過程中，由于部分氣體逸出而具有開放性孔穴，表面呈蜂窩狀；部分氣體未逸出被裹在顆粒內(nèi)形成封閉性孔穴，內(nèi)部也呈蜂窩狀。前者由于孔穴暴露在表面，具有吸附性能；后者的吸附性能則很小，需用物理或化學方法打開封閉的孔穴，以提高其孔隙率及比表面積?；瘜W活化不但能打開孔穴，還能通過酸堿的作用使之生成大量新的微細小孔，增加比表面積和孔隙率。酸性或堿性激發(fā)劑可以破壞粉煤灰顆粒表面的堅硬外殼，使玻璃體表面可溶性物質(zhì)與堿性氧化物反應生成膠凝物質(zhì)，并使粉煤灰中的莫來石及非晶狀玻璃相熔融，從而提高活性。因此，改性后的粉煤灰具有以下作用： （1）混凝作用：高價正電荷的Al3+及Fe3+在適宜pH值條件下形成Al （OH）3及Fe （OH）3絮狀沉淀，從而降低廢水中的污染物；（2）物理吸附作用：粉煤灰在較高溫度下浸提后，表面更加粗糙，比表面積顯著增加，表面價鍵的不飽和性加上所存在的大量含氧基團，使其對污染物有較強的吸附能力； （3）助凝作用：粉煤灰本身呈堿性，對Fe （OH）3和Al （OH）3膠體形成有利。另外，其中的聚硅酸大分子具有較強的吸附架橋和網(wǎng)捕能力，能使難溶化合物及細小顆粒從水中分離出來。
2 粉煤灰處理印染廢水技術
國內(nèi)外對含染料污水的脫色方法進行了大量 研究 ，但由于含染料污水類別復雜，造成了治理技術上的困難。近年來 研究 證明，利用粉煤灰可以對印染廢水進行有效處理。肖羽堂等利用電廠粉煤灰與鍋爐煙道灰作為吸附劑，代替活性炭對染料中間體二硝基氯化苯污水（CODCr451~986mg/L、色度400~850倍）進行處理。結(jié)果表明：在最佳靜態(tài)條件下，取污水調(diào)pH值為2.0，投加煙道灰8%，處理時間為10min，污水CODCr為78~199mg/L、色度為50 ~110倍， CODCr去除率為79.8% ~82.7%、脫色率為87% ~89%。姜照原等報道了佳木斯紡織印染廠用粉煤灰治理廢水的情況。該廠年用新水3.10×107t，排放廢水1.02×107t，廢水總排口COD為900mg/L、BOD為300mg/L、硫化物為2mg/L、pH值為11。吸附時間約4 h，每24 h換1次粉煤灰，兩吸附池交替使用。處理后的廢水水質(zhì)COD為51mg/L、BOD為4mg/L、硫化物為0.1mg/L、pH值為7，去色率達100%。李長春將印染紡織廢水以及該廠鍋爐水膜除塵器所除下的粉煤灰和水的混合物混在一起進行污水處理， COD去除率基本穩(wěn)定在85%左右，色度去除率高達95%，對懸浮物的去除效果最好為96.8%， 3項指標去除效果都比較令人滿意。隋智慧 研究 發(fā)現(xiàn)粉煤灰基混凝劑投加量在60~80mg/L、pH值為6~9時，脫色率可達85%以上；在適宜的pH值范圍內(nèi)，粉煤灰基混凝劑的混凝脫色效果明顯優(yōu)于A12（SO4）3和FeC13混凝劑。閻存仙等 研究 了粉煤灰對活性染料、酸性染料、直接染料、陽離子染料、硫化染料和還原染料的脫色能力，確定了脫色為91% ~99%時的工藝條件：加灰量0.04~0.08 g/mL，振蕩吸附時間3 h，pH值2~10，廢水濃度10~600mg/L。朱紅濤等利用粉煤灰和過氧化氫聯(lián)合處理印染廢水，結(jié)果表明，該方法對印染廢水脫色率達90%、COD去除率達70%，是1種良好的印染廢水預處理劑。印度G SGupta等對去除水溶液中鉻黃染料進行了試驗 研究 ，結(jié)果表明，低吸附濃度、小粒徑粉煤灰吸附劑在酸性條件下有利于從溶液中去除鉻黃染料。哈爾濱已建成處理規(guī)模4000 t/d的印染廢水粉煤灰脫色工業(yè)裝置（采用固定床吸附過濾運行方式）。王金梅等采用濃度均為0.5mol/L的硫酸、雙氧水、石灰、食鹽作為改性劑，分別按1∶10的固液質(zhì)量體積比與粉煤灰混合，制得4種不同的改性粉煤灰。pH值（11、改性粉煤灰加入量20 g/L時，相同條件下，雙氧水改性粉煤灰處理染料廢水效果最好，其次為石灰、食鹽改性粉煤灰，硫酸改性粉煤灰的處理效果相對較差。經(jīng)石灰改性的粉煤灰對染料廢水中COD的去除率可達95%以上。朱洪濤用加熟石灰并升溫活化法對粉煤灰進行改性，熟石灰與粉煤灰的質(zhì)量配比為1∶9、活化溫度500℃，改性后的粉煤灰對活性艷藍染料廢水的脫色率達98%以上，脫色率隨吸附溫度的升高而有所下降，說明低溫有利于改性粉煤灰對活性艷藍染料廢水吸附脫色。閆雷等以改性粉煤灰HYL為混凝劑，投加量3.50~4.00 g/L，常溫下沉降反應1 h，可使COD為850mg/L的印染廢水中的COD降到170mg/L，色度降到4倍以下，達到國家 行業(yè) 排放標準。
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