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粉煤灰在造纸废水处理中的应用

造纸业是推动国民经济的重要行业,随着科技及经济的发展,造纸业在造福人类的同时,带来的环境污染问题也成为人们关注的焦点。其中污染最严重的属制浆中的蒸煮、清洗、筛分和漂白等工段产生的废水,又称造纸黑液,造纸黑液中含有大量的无机盐、纤维素及色素,废液色度深,COD 高,悬浮物多并伴有硫醇类恶臭气味。抄纸工段经抄纸机排出的废水中含有大量的纤维素及在生产过程中添加的各种填料和胶料,属难生化降解废水。制浆和抄纸工段是产生造纸废水的两大主要来源,且废水排量大,处理难度高,是造纸企业在环境治理力度不断加大的大背景下面临的共同难题。

   粉煤灰具有较高的比表面能和较好的表面活性以及较强的静电吸附作用,其主要成分Fe2O3Al2O3溶出液与造纸废水混合时,其中的铝和铁离子能进入液固界面,牢固地吸附并中和ψ 电位,从而使胶体脱稳。水解产物迅速沉淀析出,并以胶体作为晶核吸附造纸废水中的有机物、重金属离子、氟、磷、细菌等以及悬浮的胶体杂质,相互捕获而共同沉淀下来,并能起到脱色除臭的作用,改性后其吸附性能可大大提高。利用粉煤灰处理造纸废水,成本低廉,处理后的粉煤灰可被再次利用,制成水泥、混凝土或砖瓦建筑材料等,进一步提高粉煤灰的经济价值。

   由于造纸废水处理难度大,单独使用粉煤灰处理效果欠佳,通常均与其他吸附剂或助凝剂进行复配使用,或者对粉煤灰进行改性,提高粉煤灰对造纸废水的处理效果。张安龙等以PAC 为混凝剂、PAM 为助凝剂联合处理经过粉煤灰预处理后的造纸废水,探讨粉煤灰协同PACPAM 处理造纸废水的工艺。研究结果表明: 在中性条件下,粉煤灰用量150 g /L,搅拌1 h,造纸废水处理效果最明显,上清液再用含铝量10% PAC 1 g /L PAM 处理,投加量分别为1 mL/L 1. 5 mg /L,出水CODCr小于100 mg /L,达到造纸行业排放标准。工业矿渣经硫酸和盐酸处理后,表面形成许多凹槽和孔洞,产生高效吸附作用; 释放出的大量的Al3 +Fe3 + 等高价阳离子,有效降低或消除水中悬浮粒ζ 电位,含有硅酸凝胶,它能将胶粒或细微悬浮物作为晶核或吸附质进行网捕一起除去,增强了混凝的吸附架桥作用,最终形成许多复杂的多核聚合物,有利于吸附造纸黑液中悬浮的胶体杂质。基于此,郭建平研究了不同种类的矿渣复合混凝剂,结果表明以粉煤灰为原料制得的混凝剂混凝效果最好。通过混合酸( 硫酸和盐酸)浸提的混凝剂混凝效果比用单一酸效果好,若加入硫铁矿渣,也有利于提高混凝效果,此类矿渣复合混凝剂性能优越且成本远远低于市售的PY 型混凝剂。

   何文丽等利用高铁酸钾处理经过改性粉煤灰混凝后的造纸废水,探讨了改性粉煤灰和高铁酸钾联合处理造纸废水工艺; 研究结果表明,在改性粉煤灰用量35 g /100 mL,并投加25 mg /100 mL 高铁酸钾时,造纸废水处理效果最好,上清液再用10 mg /L 的高铁酸钾处理,出水水质达到造纸用水标准。邓书平采用硫酸和高分子絮凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵( PDMDAAC) 对粉煤灰进行改性,通过正交实验研究改性粉煤灰吸附处理造纸废水。结果表明改性粉煤灰对造纸废水中CODCrBOD5、悬浮物的去除率均比较理想。该方法具有处理效果好,操作简单等优点。沸石有较大的表面积、孔体积以及较强的表面电场,决定了其有较大的吸附容量。粉煤灰沸石和常规的工业和合成沸石相似,有很多优良的特性,最为突出的就是它的吸附性能。王本红对有机改性粉煤灰沸石处理造纸黑夜进行研究,用质量浓度为15 g /L HDTMA 溶液改性Na P1 型粉煤灰沸石处理造纸黑液,每升造纸黑夜用改性粉煤灰沸石用量为6 gpH =6,振荡20 min 的实验条件,出水COD 和吸光度分别可达250 mg /L 0. 012,达到GB3544 2001 造纸工业水污染排放标准。无机改性所得粉煤灰处理造纸黑液效果也达标。