粉煤灰處理印染廢水的試驗研究

安曉雯 李玉金 王崟峰

摘要：內電解法是通過內電解槽中鐵碳微電池的電化學作用和填料的吸附作用處理廢水。本論文以偶氮廢水為處理目標，分別運用粉煤灰、鐵屑和鐵炭內電解法進行實驗研究，實驗結果表明，本處理實驗的最佳工藝條件為：反應時間10min、反應開始體系pH4.0、鐵屑與粉煤灰比例為3:1、廢水原始濃度80mg/L、粉煤灰加入量5g/100mL，去除率83.08%。

關鍵詞:偶氮廢水 粉煤灰 鐵屑 鐵屑與粉煤灰的比例 正交實驗

The experimental study of treating dye wastewater with fly ash

LI Yu-jinAN Xiao-wenWANG Yin-feng

College of Environment and ResourceDalian Nationalities University Dalian 116600 China

anxiaowen@dlnu.edu.cn

Abstract: The treatment of wastewater by internal electrolysis is via the electrochemical role of the iron-carbon micro-cell and the adsorption of filling in inter-electrobath. The treatment of azo dye wastewater was studied by fly ash, iron scraps and iron-carbon internal electrolysis. The result showed that when the time of treatment was 10 minutes, the pH value was 4.0, the ratio of iron scraps and fly ash was 3:1, the initial concentration was 80 mg/L, and the amount of fly ash was 5g/100mL, respectively, the removing rate was 83.08%.

Keyword: azo dye wastewaterfly ashiron scrapsorthogonal experiment

隨著染料工業的迅速發展，染料工業所帶來的污染問題也日益嚴重，在實際使用的染料中，偶氮染料是重要的一種，其數量比例在50%以上[1]，因其前體及其降解產物芳香胺具有致癌性[2-3]，因此在對染料降解和脫色研究中，偶氮染料的研究備受重視[4-5]。內電解作為預處理工藝，具有成本低、效果好的特點[6-8]，但影響其脫色因素諸多，本文用正交法對影響廢水脫色率的因素進行了研究，包括pH值，鐵碳比，振蕩時間，原水濃度，粉煤灰加入量。

1. 材料與方法

1.1單獨加粉煤灰和鐵屑處理廢水

分別取濃度為60mg/l的廢水100ml于若干錐形瓶中并做標記，各加入4克鐵屑，A取出其中10個振蕩不同的時間，得出最佳振蕩時間，B取出5個在最佳振蕩時間下得出最佳pH，C取出4個已加入廢水的錐形瓶加入不同的鐵屑量，在最佳振蕩時間和最佳pH下得出最佳加入量。單獨加入粉煤灰方法同上。

1.2 正交試驗

取100 ml廢水，以原水振蕩時間、pH、鐵屑和粉煤灰比例、原水濃度和粉煤灰加入量為影響因素，用正交法得出的最佳處理工藝處理廢水。

2. 結果與討論

2.1 單獨用粉煤灰處理廢水

2.1.1時間對處理效果的影響

從圖可以看出，脫色率隨時間的增加先下降后上升，40min時達最大值且隨后基本不變，最大脫色率為92.57%。出現這一結果是因為粉煤灰的吸附主要是物理吸附作用，分為3個階段，分別是顆粒外擴散過程，顆粒內擴散過程及吸附反應過程，完成之后將會出現解吸作用，所以超過一定的時間又會使脫色率下降。

2.1.2 pH對處理效果的影響

從圖可以看出，隨著pH的增加，脫色率先下降后上升，pH為6時達到最大值，隨后，脫色率略有下降。最大脫色率為95.23%。

2.1.3 加入量對處理效果的影響

從圖可以看出，在反應開始，隨著加入量的增加，脫色率基本不變，當加入量大于4g時脫色率開始呈下降趨勢。加入量為4g時達到最大值，最大脫色率為93.63%。粉煤灰在絮凝過程中作為助凝劑，為絮凝的迅速長大創造了條件。但由于粉煤灰為細小微粒，過高的灰水比將不利于沉淀分離，降低沉降性能，從而影響脫色率。

2.2 單獨用鐵屑處理廢水

2.2.1時間對處理效果的影響

從圖可以看出，在反應開始，隨著吸附時間的增加，脫色率呈上升趨勢，當時間達到30min以后，脫色率略有下降，基本趨于穩定。在30分鐘時脫色率達到最大值，最大脫色率為95.76%。

2.2.2 pH對處理效果的影響

從圖可以看出，在反應開始，隨著pH的增加，脫色率基本不變，當pH大于4之后脫色率呈下降趨勢。pH為4時達到脫色率最大值，最大脫色率為96.29%。

2.2.3 加入量對處理效果的影響

從圖可以看出，在反應開始，隨著加入量的增加，脫色率呈上升趨勢，當加入量大于4g時脫色率基本穩定，當加入量大于5g時脫色率呈下降趨勢，但比較緩慢。加入量為5g時達到最大值，最大脫色率為93.63%。

2.3 正交實驗結果及分析

以振蕩反應時間、pH值、鐵屑和粉煤灰比例、廢水初始濃度、粉煤灰加入量為影響因素，正交實驗結果及理化分析如表3.1所示。

從上表可以得出，影響因素的從主到次依次為：C、E、B、A、C，本工藝最佳組合為：A1B2C5D3E3，即：影響因素從高到低為鐵屑與粉煤灰比例、粉煤灰加入量、pH值、反應時間和模擬廢水原始濃度；最佳工藝條件是反應時間10min、反應開始體系pH4.0、鐵屑和粉煤灰比例為3:1、廢水原始濃度80mg/l、粉煤灰加入量5g/100mL，最佳工藝條件下廢水去除率為98.08%。

3. 結論

本文采用粉煤灰法、鐵屑法和內電解法處理偶氮染料廢水，在適當的投加量，一定的pH值、反應時間、原水濃度和適當的鐵炭比的情況下，對偶氮廢水的去除效果非常明顯，總結得出如下結論：

1) 經處理廢水所得出水的偶氮含量能夠達到排放標準，利用內電解法處理偶氮廢水進行處理是經濟可行的。

2）粉煤灰處理偶氮廢水的最適時間是40min，最適pH值是6，最優加入量是5g。

3) 鐵屑處理廢水的最佳時間是30min，最適pH值是4，最優加入量是5g。

4) 正交實驗確定了利用內電解法處理偶氮廢水的最佳工藝條件：反應時間10min、反應開始體系pH4.0、粉煤灰加入量5g/100mL（5%）、模擬廢水原始濃度80mg/l、鐵炭比為3：1，最佳工藝條件下廢水去除率為98.08%。

參考文獻

[1] 楊造燕.水污染防治及城市污水資源化技術，北京：科學出版社，1993.

[2] Zhemin Shen，Wenhua Wang，Jinping Jia，et al . Degradation of dye solution by an activated carbon fiber electrode electrolysis system . Journal of Hazardous Materials，2001，84:107～116.

[3] 李莊.曾光明. 偶氮染料廢水處理研究現狀及其發展方向. 湖南化工，2000，30(6): 12～15.

[4] 楊蘊哲.楊衛身.楊鳳林.等. 電化學法處理高含鹽活性蒽醌染料廢水的研究. 化工環保，2005，25(3):178～181.

[5] 蘆國營.張朝暉.周曉云. 生物吸附在染料廢水處理中的應用研究. 化工環保，2005，25(6):446～450.

[6] 陳燦.施漢昌.鐵屑法處理含染料廢水中鐵屑表面化學研究.環境化學，2004，(1): 93～94.

[7] 劉宏.李菊萍.高濃度乳化廢水的破乳-氧化-吸附深度處理研究[J].安徽農業科學,2009,37(4):1740-1742.

[8] 李國朝.鐘嬋娟.李仙芝.等.聚乙烯醇/活性炭多孔復合材料處理印染廢水研究[J].安徽農業科學,2011,39(9):5181-5182.