楊慧，符秀娟，李述日，陳俊波

（1.海南師范大學省部共建熱帶藥用植物化學教育部重點實驗室，海南?？?71158；2.海南師范大學化學與化工學院，海南?？?71158；3.海南職業(yè)技術學院藥學院，海南?？?70216）

粉煤灰是一種工業(yè)固體廢棄物，主要產(chǎn)生在燃煤鍋爐的燃燒過程中.隨著我國煤電行業(yè)的快速發(fā)展，粉煤灰的排放量將日益增多.它質(zhì)輕粒細，很容易隨風飄揚，隨水飄流，污染大氣和水體.另外粉煤灰不僅占用大量土地、污染土壤，而且對人類健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害.所以加快粉煤灰的合理再利用顯得非常重要.粉煤灰具有的特殊結(jié)構(gòu)與吸附性能，使得其在廢水處理領域具有廣闊的應用前景.

1 粉煤灰在處理廢水領域中的應用

1.1 印染廢水

利用粉煤灰處理印染廢水，具有去除污染物效果好、易于工業(yè)化、費用低和占地少等特點.劉發(fā)現(xiàn)[1]等人對粉煤灰進行改性后用于處理印染廢水，改性的方法是水熱合成法和離子交換法.改性后的粉煤灰的處理指標均獲得滿意效果，脫色率為71.0%-99.4%，COD去除率為66.3%-81.9%.胡巧開[2]研究了粉煤灰對甲基橙的吸附，在最佳條件下，去除率達99.5%.陳院華[3]等利用廢鐵屑與粉煤灰兩種廢物集合處理印染廢水.通過對某印染廢水的混凝、微電解、吸附處理，廢水的COD和色度去除率分別達到84.85%和95.53%.魯秀國[4]等利用ClO2氧化/粉煤灰吸附協(xié)同體系處理印染廢水進行實驗研究.對于CODcr為750 mg/L、色度為250倍的1000 mL印染廢水，當溶液的pH為4.5，ClO2用量20 mg/L，粉煤灰吸附用量2.5 g，在合適的反應和吸附時間下，處理后的廢水CODcr＜100mg/L，色度＜40倍，達到了國家紡織染整工業(yè)廢水的排放要求（GB4287-92）.該文獻主要對改性粉煤灰處理印染廢水進行了研究，通過實驗考察了吸附時間、吸附溫度、改性粉煤灰加入、改性粉煤灰粒度和廢水的pH對廢水色度去除率的影響，最終確定了改性粉煤灰處理印染廢水的最佳工藝條件：吸附時間為70 min、吸附溫度為30℃、改性粉煤灰加入量為2.4 g、改性粉煤灰粒度為100～120目、廢水pH為10.0.在此條件下可使100 mL模擬印染廢水中色度由600倍降到65倍，色度去除率達89.2%，達到了國家《污水綜合排放標準》二級標準.

1.2 表面活性劑廢水

于曉彩[5]等人對粉煤灰處理表面活性劑廢水進行了多年研究.他們研究認為用n（HCl）/n（H2SO4）=1的混合液改性后的粉煤灰對含OP-10廢水有很好的處理效果，當OP-10的質(zhì)量濃度在300-1800 mg/L范圍，改性粉煤灰的質(zhì)量濃度為200 g/L，粉煤灰的粒徑范圍為74-83 μm，pH為1-3的實驗條件下，OP-10的去除率＞92%.用CaO改性后的粉煤灰對含陽離子表面活性劑的廢水有良好的處理效果.當CTMAB濃度為20-120 mg/L，改性粉煤灰用量為每升廢水100-125 g，粒徑范圍200-180目，pH為12-13的實驗條件下，CTMAB的去除率最高可達98%以上.研究了利用改性后的粉煤灰從含陰離子表面活性劑LAS的模擬廢水中除去LAS的規(guī)律.得出CaO改性后的粉煤灰對含LAS的廢水具有良好的處理效果，在實驗濃度范圍內(nèi)符合Langmuir吸附規(guī)律.當模擬廢水中LAS濃度為20-120 mg/L時，改性粉煤灰的用量為20-25 g處理效果最好.200 mL廢水在pH為9-13條件下，用粒徑為74-83 μm的改性粉煤灰吸附40 min，可使LAS的去除率最高達到98%以上.

1.3 造紙廢水

造紙行業(yè)污染嚴重，其綜合治理一直是國內(nèi)外環(huán)保界研究的熱點.造紙廢水是水環(huán)境嚴重污染的來源之一，其成分復雜，含有鹵代烴類等難降解有機污染物，且COD濃度高，色度大.于曉彩[6]等對COD濃度為800-1500 mg/L的造紙廢水進行處理，研究發(fā)現(xiàn)在pH為9-12的條件下用粒徑范圍為74-83 μm的改性粉煤灰25g/100 mL時，懸浮物、色度、COD和BOD去除率分別為99.1%、94%、81.5%和80.7%.郝紅[7]將沖灰水（灰水比為1/20-1/15）與造紙廠廢水（COD濃度為330 mg/L）充分摻混、沉降，廢水的COD濃度可降到100 mg/L之下，pH、色度、BOD、SS等指標均能達到國家一級排放標準.周丹[8]等研究采用Fenton氧化和粉煤灰吸附對造紙廠廢水進行處理.發(fā)現(xiàn)當pH為3，H2O2和FeSO4的投加量分別為2.5 ml/l和150 mg/L時，F(xiàn)enton氧化對廢水色度的去除率達90%，COD的去除率達86%.投加粉煤灰的量為300 g/L，吸附3 h，廢水COD的去除率可達68%.

1.4 含重金屬廢水

粉煤灰對Cu2+、Zn2+、Cr3+、Ni2+、Pb2+等離子有較好的吸附效果，因此可用于處理含重金屬離子的廢水.粉煤灰吸附重金屬離子的效果會受到pH值的影響，合適的pH值在4-7之間.席永慧等[9]研究了粉煤灰和膨潤土對溶液中有毒重金屬離子Ni2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+的吸附能力.動態(tài)吸附試驗顯示，吸附過程快速.試驗結(jié)果表明，粉煤灰對Zn2+的吸附能力和膨潤土相當，對Ni2+、Cd2+的吸附能力均大于膨潤土.平衡吸附模型說明，在高濃度下，Ni2+、Zn2+、Pd2+在粉煤灰中，Ni2+、Pd2+在膨潤土中的吸附符合Longmuir模型.試驗還表明，隨著吸附劑中Ni2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+含量增加，粉煤灰和膨潤土對Ni2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+的吸附百分率下降.朱洪濤[10]采用鹽酸浸泡粉煤灰實現(xiàn)改性，利用正交試驗確定了改性粉煤灰處理模擬含鉻廢水的最佳工藝條件；改性粉煤灰對Cr6+的吸附符合Langmuir模型.隨著溶液中Cr6+起始濃度增大，改性粉煤灰對Cr6+的吸附率增大.徐國想[11]等人進行了粉煤灰沸石處理含銅廢水的研究.當銅與沸石用量之比為1∶200，溶液pH值增加至7附近，接觸時間達到30 min，去除率大于98%，含銅廢水處理后水中含銅量可低于國家排放標準（210 mg/L）.這表明粉煤灰沸石有較高的吸附活性，可作為吸附廢水中銅離子的高效吸附劑.

1.5 含油、含酚類廢水

含油廢水對水體污染嚴重，它會降低水中的溶氧量，使水中動物窒息死亡.周珊[12]等研究得出在室溫，pH=10，攪拌時間為30 min，灰水的質(zhì)量比為1∶10的工藝條件下，含油廢水經(jīng)改性粉煤灰吸附處理后，出水含油量由256 mg/L降至9.3 mg/L，除油率為96.36%，達到國家含油廢水一級排放標準.酚類物質(zhì)多數(shù)難被生物降解，并且有癌、致畸、致突變效應.楊明平等[13]針對改性粉煤灰用于焦化廠含酚廢水處理的可行性進行了探討.得出在室溫、pH為2.0-2.5及廢水流速在8mL/min-10mL/min的條件下，酚的去除率可以達到98.7%，而且處理費用低.

1.6 含氟、含磷廢水

含氟、含磷廢水嚴重危害人體健康.穆慶斌[14]等對采用電石渣和粉煤灰處理高濃度含氟含磷化工廢水的方法進行了實驗研究，考察了電石渣用量、攪拌反應時間、接觸時間等因素的影響，同時確定了粉煤灰的吸附容量.實驗表明，采用電石渣混凝沉淀—粉煤灰過濾工藝對高濃度含氟、含磷廢水進行處理后，氟、磷及其它各項指標都達到國家排放標準.張艷麗[15]等提出用改性海泡石-粉煤灰復劑處理含氟廢水，探討了各種因素對處理含氟廢水的影響.處理的最佳條件為：室溫25℃，固液比1∶500，pH 3.0-6.0，時間30 min.在此條件下處理含氟廢水，對模擬水樣的除氟率可達94%.周珊[16]等人研究在室溫20℃時，每升廢水中加入粒徑為74μm的粉煤灰60g，水樣中氟離子濃度由220 mg/L降至15.4 mg/L.再向處理后的每升水樣中加入5 g生石灰，則氟離子濃度由15.4 mg/L進一步降至2 mg/L以下，出水pH值為8，可達國家工業(yè)廢水一級排放標準.

2 制備混凝劑

粉煤灰基混凝劑具有原料來源廣、價格低、混凝沉淀速度快等眾多優(yōu)點，應用前景良好.將硫酸浸漬的粉煤灰與鋁質(zhì)易拉罐制成的偏鋁酸鈉復合制粉煤灰基混凝劑.該復合混凝劑具有吸附架橋、壓縮雙電層和網(wǎng)捕作用，對水中的微小懸浮物和膠體雜質(zhì)有良好的去除效果[17].米杰[18]等以粉煤灰為原料采用酸溶法，添加硫鐵礦燒渣制備粉煤灰基復合混凝劑，確定了最佳工藝條件.實驗表明，硫鐵礦渣與粉煤灰的質(zhì)量比、浸取時間、酸用量和溫度是影響混凝劑制備的主要因素.此混凝劑對大麻廢水中CODcr去除率達88%，色度去除率可達96.6%以上，具有沉淀快和污泥體積小等優(yōu)點.

3 結(jié)語

采用粉煤灰作為水處理劑，操作簡單、價格低廉、原料易得，而且使得廢棄粉煤灰得到合理利用，具有節(jié)約資源、以廢治廢、保護環(huán)境等優(yōu)點，有良好的經(jīng)濟效益，資源得到了循環(huán)利用，具有廣闊的應用前景.

但是吸附飽和灰的最終處置應引起重視，避免產(chǎn)生二次污染.可優(yōu)先考慮對吸附飽和灰進行資源再利用，如制備混凝土、用作水泥生產(chǎn)的原料、制磚等.吸附飽和灰經(jīng)雨水淋溶后可能造成水體和土壤的污染，所以不能任意棄置.另外灰水分離問題，除了過濾法之外，目前還未發(fā)現(xiàn)更可行的辦法.

關于粉煤灰在廢水處理領域的研究，目前主要是考察粉煤灰對污染物的吸附或脫除率，很少對動力學、機理及如何提高粉煤灰吸附速率、吸附量等問題進行研究.因此，應重視基礎理論研究，并且加強對粉煤灰的改性和活化研究，同時研究開發(fā)與處理工藝相配套的水處理裝置及實用技術，大力促進粉煤灰在廢水處理領域的應用.

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