淺談吸附劑在廢水處理中的應(yīng)用

樊 佳

(上海電氣集團(tuán)國控環(huán)球工程有限公司，山西 太原 030006)

吸附法因其耗能少、效率高、可資源化等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，其在工業(yè)廢水的處理過程中起著非常重要的作用。通過交換吸附、物理吸附或化學(xué)吸附等方式，將污染物吸附到吸附劑上，達(dá)到去除的目的。目前常用的吸附劑有活性炭、粉煤灰、硅藻土和樹脂等。

1 活性炭

活性炭作為一種優(yōu)良的吸附劑，它是一種多孔徑的炭化物，由動(dòng)物性炭、木炭、瀝青炭等含炭為主的物質(zhì)經(jīng)高溫炭化和活化而成。其有著極豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，巨大的比表面積，良好的吸附特性和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，可以耐腐蝕，耐高溫高壓，不易破碎，在水處理工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

盧雅莉等[1]利用活性炭吸附法處理含有重金屬離子的廢水，在一定條件下，重金屬離子廢水的脫色率可達(dá)75%。郭茹等[2]發(fā)現(xiàn)活性炭對(duì)二級(jí)處理的煉油化工廢水進(jìn)行吸附處理時(shí)效果較為明顯。張小璇等[3]研究表明活性炭的炭量為染料廢水色度去除的主要影響因素，且廢水脫色率均在97%以上。

2 粉煤灰

粉煤灰是以煤為燃料的火力發(fā)電廠所排放的固體廢棄物，大致可分為飛灰和底灰。飛灰是指進(jìn)入煙氣的灰分，其余則為底灰。通常所說粉煤灰多指飛灰。目前，我國燃煤發(fā)電廠產(chǎn)生的粉煤灰量達(dá)數(shù)千萬噸，但其利用率僅為25%左右。粉煤灰通過吸附去除廢水中的有害物質(zhì)，除此之外，還有一定的絮凝沉淀和過濾作用。吸附包括物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附效果取決于粉煤灰的多孔性和比表面積，比表面積越大，吸附效果越好。化學(xué)吸附主要是由于其表面具有大量Si、Al等活性點(diǎn)，同吸附質(zhì)通過化學(xué)鍵發(fā)生結(jié)合。

粉煤灰作為吸附劑處理廢水一般采用直接投入法。將一定量的粉煤灰直接投入廢水中，使之充分接觸，而后灰水分離。保定市環(huán)保局采用廢水進(jìn)入灰場(chǎng)工藝處理造紙污水取得良好效果[4]。該工藝是將造紙廢水用作沖灰水由輸灰管道送往灰場(chǎng)，灰水分離，完成水處理過程。生產(chǎn)性試驗(yàn)平均日處理污水3.7 t，污水中主要污染指標(biāo)COD、BOD、Zn以及SS去除率分別達(dá)69.0%、81.7%、93.7%和51.3%，取得了較好的效果。賈陳忠等[5]研究得到粉煤灰對(duì)含鉻廢水有較好吸附作用且處理效果穩(wěn)定，最佳去除率可達(dá)99%以上。該方法用于吸附處理含鉻廢水成本低，工藝簡(jiǎn)單，效果優(yōu)良，可充分利用資源，達(dá)到“以廢治廢”的處理目的。

3 硅藻土

硅藻土是一種新型的水處理劑，是由硅藻及其他微生物的硅質(zhì)遺骸組成的生物硅質(zhì)巖。硅藻土中非晶體二氧化硅含量大于60%。其質(zhì)地輕，微孔多且孔徑分布范圍大，具有較強(qiáng)的吸附力，可以有效去除廢水中的有機(jī)物、重金屬離子、色度等。

段寧等[6]通過硅藻土與沸石相結(jié)合制備出的吸附劑，工業(yè)試用結(jié)果表明，這種產(chǎn)物能夠吸附廢水中的氨氮。袁笛等[7]選用優(yōu)良的吸附劑材料——圓筒型、粒度小的吉林長白硅藻土，以圓篩藻和直鏈藻為主，微孔多，比表面積大，且表面被大量硅羥基所覆蓋，其二氧化硅含量高達(dá)91.66%，用于吸附工業(yè)廢水中的汞離子。此外，紡織印染等生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的大量染料廢水，邵振華等[8]采用預(yù)涂膜過濾和有機(jī)膨潤土吸附相結(jié)合的吸附分離一體化技術(shù)處理這些廢水，脫色率達(dá)90.5%，且易實(shí)現(xiàn)固液分離。

4 樹脂

隨著高分子合成技術(shù)的不斷發(fā)展，新型的適度交聯(lián)多孔吸附樹脂應(yīng)運(yùn)而生。這類吸附樹脂內(nèi)部呈網(wǎng)狀化學(xué)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，由于其具有優(yōu)良的孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積且選擇性、機(jī)械性強(qiáng)度高、再生容易，因而可有效地從廢水中吸附低水溶性有機(jī)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)廢水中有機(jī)物質(zhì)的富集、分離與回收。

魏徵等[9]采用懸浮聚合法合成了丙烯酸短鏈烷基酯類高吸油樹脂，研究表明，該吸油性樹脂對(duì)不同油品的吸收能力為：四氯化碳>甲苯>汽油>柴油，對(duì)不同油品的保油率可達(dá)90%以上。劉蘭等[10]選用H-103大孔離子交換樹脂，對(duì)煉廠難降解廢水中氯離子的去除進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

5 幾種吸附劑分析比較

1) 用活性炭處理工業(yè)廢水，工藝簡(jiǎn)單，處理效果好，但是活性炭?jī)r(jià)格較貴，再生困難，吸附容量有限，運(yùn)行成本高，普及受到限制。一般用于低濃度含油廢水的處理以及深度處理。用發(fā)電廠廢棄物粉煤灰及貯灰場(chǎng)的條件，因地制宜，以廢治廢，可充分利用資源，實(shí)現(xiàn)“以廢治廢”的目的。

2) 粉煤灰具有混凝作用、吸附作用，處理工業(yè)廢水效果好，可節(jié)省大量基建費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。但是吸附后灰水分離以及灰渣處置問題有待解決。

3) 硅藻土是環(huán)境礦物材料，非常適合用于重金屬離子的吸附，而且吸附后硅藻土經(jīng)過處理可用于進(jìn)行再生或是磚的制備，處理設(shè)備簡(jiǎn)單，原料廉價(jià)易得，且無二次污染。雖然硅藻土在廢水處理上已得到一定的應(yīng)用，但僅限于很少的幾類廢水的吸附過程使用，應(yīng)用范圍較小，且存在一些問題。

4) 樹脂克服了如活性炭、粉煤灰、煤渣等吸附劑所存在的吸附選擇性差﹑解吸再生困難、吸附量小、難以實(shí)現(xiàn)綜合利用和物理化學(xué)穩(wěn)定性差等問題，但有待改善的是如何進(jìn)一步提高其吸收倍率和吸收速度，降低成本，吸附完成后能夠循環(huán)使用，避免二次污染。

6 結(jié)語

本文詳細(xì)介紹了吸附處理工業(yè)廢水中最常用的活性炭﹑以廢治廢型的粉煤灰、環(huán)境礦物材料硅藻土和新型的吸附樹脂4種吸附材料，分別就其特性，吸附機(jī)理﹑在工業(yè)廢水中的應(yīng)用前景以及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了較為詳細(xì)的論述。總而言之，吸附法處理工業(yè)廢水具有廣闊的發(fā)展前景，吸附劑用于工業(yè)廢水的處理應(yīng)朝著吸附效果好、天然無毒、可生物降解、成本低的方向研制，尤其是利用廢棄物以廢治廢的方向發(fā)展。