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摘要：文章利用粉煤灰处理染色废水，首先，用水热合成法制备沸石化粉煤灰，找出制备沸石化粉煤灰的最佳条件：NaOH浓度1mol／L，100℃水热晶化4h，在马弗炉中700℃焙烧1h。然后用沸石化粉煤灰处理亚甲基兰模拟废水，找出最佳处理条件：沸石化粉煤灰投加量10g／L，搅拌时间25min，废水pH值2，废水初始浓度0．06g／L，亚甲基兰废水处理后的脱色率和COD去除率最佳。此研究成果可用于染色废水处理，前景广阔。
关键词：沸石化粉煤灰；亚甲基兰废水；脱色率；COD去除率
印染行业的废水含有大量染料、化学品，色度、COD值和BOD值均很高，是难以处理的工业废水之一，而粉煤灰是煤燃烧后形成的多孔状材料，通过一系列处理可以增加其微孔隙，增大比表面积［1］，对印染行业废水中的一些有机质和污染物具有良好的吸附性，降低印染废水的色度、COD值和BOD值，对高浓度的印染废水起到初步处理作用［2］。
1实验部分
1．1实验仪器
N752型红外分光光度计、PHS－25型数显酸度计、HH－SII恒温水浴锅、JB90－D磁力加热搅拌器、101A－TB电热鼓风干燥箱、106－4真空烘箱、BS223D电子天平、SHZ－IIIA真空抽滤机、SRJX－49箱式电阻炉（马弗炉）、100目筛网［3］。
1．2实验药品
粉煤灰（齐市热电厂）、亚甲基兰（工业级）、NaOH（分析纯）、浓硫酸（50％，分析纯）、高锰酸钾（分析纯）、邻菲罗啉（分析纯）、硫酸亚铁铵（分析纯）、硫酸汞（分析纯）、重铬酸钾（分析纯）、硫酸银（分析纯）等［3］。收稿日期：2019－09－08作者简介：龚真萍（1969—），女，黑龙江宝清人，副教授。
1．3用沸石化粉煤灰处理亚甲基兰废水
首先制备沸石化粉煤灰，将粉煤灰研碎，过100目筛网，得到粉煤灰粉末，后用水热合成法制备沸石化粉煤灰。用制备的沸石化粉煤灰处理亚甲基兰模拟废水（50mg／L），用重铬酸钾法测定处理前和处理后亚甲基兰模拟废水的COD值，计算COD去除率，用分光光度法测定吸附前和吸附后的亚甲基兰模拟废水的质量浓度，然后计算脱色率。研究沸石化粉煤灰处理亚甲基兰模拟废水的各种单因素条件对COD去除率和脱色率的影响。
1．4测试方法
1．4．1染色废水COD去除率的测定
沸石化粉煤灰处理前和处理后的亚甲基兰模拟废水的COD值均依照HJ828《水质化学需氧量的测定重铬酸钾法》来测定。
1．4．2染色废水脱色率的测定
将用沸石化粉煤灰处理前和处理后的亚甲基兰模拟废水各取5mL，稀释到50mL容量瓶中，用分光光度法测定吸附前和吸附后的亚甲基兰模拟废水的质量浓度，然后用式2计算脱色率。
2结果与讨论
2．1沸石化粉煤灰制备的最佳条件研究
用水热合成法制备沸石化粉煤灰［6］。先配制不同摩尔浓度的NaOH溶液，再投入50g粉煤灰，搅拌均匀，制成NaOH和粉煤灰的混合液；然后将二者的混合液置于水浴锅中在100℃水热晶化一定时间后取出，用真空抽滤机抽滤，把抽滤出的粉煤灰用干燥箱干燥；将烘干后的粉煤灰送入马弗炉中在不同温度下焙烧1h，取出冷却备用。依据脱色率找到制备沸石化粉煤灰的最佳工艺条件。可以看出，制备沸石化粉煤灰的最佳工艺条件为：NaOH浓度1mol／L，100℃水热晶化4h，在马弗炉中焙烧温度700℃，焙烧1h。
2．2沸石化粉煤灰处理亚甲基蓝模拟废水
用制备的沸石化粉煤灰处理亚甲基蓝模拟废水，用1．4．1和1．4．2的方法分别测定处理后亚甲基蓝模拟废水的COD去除率和脱色率。探讨沸石化粉煤灰的投加量、搅拌时间、亚甲基兰废水的pH值、亚甲基兰废水的初始浓度对COD去除率和脱色率的影响。
2．2．1沸石化粉煤灰投加量对亚甲基兰模拟废水处理效果的影响
亚甲基兰模拟废水初始浓度为0．05g／L，分别投入2g／L、4g／L、8g／L、10g／L、12g／L的沸石化粉煤灰，调节亚甲基兰废水的pH值为3，用磁力搅拌器搅拌20min，然后静置30min，取上层清液，测得处理后废水的COD去除率和脱色率分别如图1、图2所示。从图1、图2可知，刚开始，随着沸石化粉煤灰投加量的增加，亚甲基蓝模拟废水处理后的脱色率和COD去除率逐渐增加，当沸石化粉煤灰投加量达到10g／L时，脱色率和COD去除率达到最大值，然后随着粉煤灰投加量的增加，脱色率和COD去除率逐渐下降。这是因为刚开始投入的沸石化粉煤灰的量太少，不足以吸附亚甲基兰废水中的污染物，所以随着沸石化粉煤灰的投加量增加，对亚甲基兰废水中的污染物吸附量逐渐增加，使得脱色率和COD去除率逐渐下降，但是当沸石化粉煤灰的投加量超过一定浓度，除了一部分用于吸附废水中的污染物，多余的沸石化粉煤灰反而在水溶液中形成悬浮颗粒物，导致脱色率和COD去除率增加［7］。
2．2．2搅拌时间对亚甲基兰模拟废水处理效果的影响
亚甲基兰模拟废水初始浓度为0．05g／L，投入10g／L的沸石化粉煤灰，调节亚甲基兰废水的pH值为3，用磁力搅拌器分别搅拌5min、10min、15min、20min、25min、30min，然后静置30min，取上层清液，测得处理后废水的COD去除率和脱色率。可知，用沸石化粉煤灰处理亚甲基兰模拟废水，随着搅拌时间的延长，亚甲基兰废水的脱色率和COD去除率逐渐提高，但是当搅拌时间达到25min时，脱色率和COD去除率达到最大值，然后随着搅拌时间的延长，脱色率和COD去除率反而略微下降。这是因为刚开始随着搅拌时间的延长，粉煤灰颗粒与废水中污染物接触时间长，吸附量会逐渐增加，使得脱色率和COD去除率逐渐增加，但是当搅拌时间达到一定时间时，粉煤灰对废水中污染物的吸附已经达到平衡，再继续延长搅拌时间反而会破坏已经达到的吸附平衡，导致已经吸附的污染物部分解析，使得处理后废水的脱色率和COD去除率有所下降［8］。
2．2．3亚甲基兰废水的pH值对处理效果的影响
亚甲基兰模拟废水初始浓度为0．05g／L，投入10g／L的沸石化粉煤灰，分别调节亚甲基兰废水的pH值为2、4、6、8、10、12，用磁力搅拌器搅拌20min，然后静置30min，取上层清液，测得处理后废水的COD去除率和脱色率分别如图5、图6所示。可知，在酸性条件下，沸石化粉煤灰对亚甲基兰废水处理后的脱色率和COD去除率比较好，但是随着亚甲基兰废水的pH值逐渐增加，脱色率和COD去除率逐渐下降，尤其在碱性条件下，脱色率和COD去除率较差。这是因为在酸性条件下，废水中的H＋能与粉煤灰中的氧化铝发生反应生成氢氧化铝絮凝剂，而且会使粉煤灰的比表面积增大，大大提高了粉煤灰的吸附效果，使得处理后废水的脱色率和COD去除率较高；但是随着废水的pH值升高，尤其到碱性条件时，废水中的OH－离子与同样是阴离子的染料分子形成竞争吸附，使得粉煤灰对染料分子的吸附能力大幅削弱，导致处理后废水的脱色率和COD去除率急剧下降［9］。因此，亚甲基兰废水的pH值为2时，处理效果最好。
2．2．4亚甲基兰废水初始浓度对处理效果的影响
可知，刚开始，随着亚甲基兰废水初始浓度的增加，沸石化粉煤灰对亚甲基兰废水处理后的脱色率和COD去除率逐渐提高，当亚甲基兰废水的初始浓度达到0．06g／L时，脱色率和COD去除率最高，而后随着亚甲基兰废水初始浓度的增加，脱色率和COD去除率逐渐下降，说明亚甲基兰废水的初始浓度对处理效果也有影响。
3结论
制备沸石化粉煤灰的最佳工艺条件为：NaOH浓度为1mol／L，100℃水热晶化4h，在马弗炉中焙烧温度700℃，焙烧1h。沸石化粉煤灰的投加量是10g／L，搅拌时间25min，废水的pH值为2，废水的初始浓度为0．06g／L时，沸石化粉煤灰处理亚甲基兰模拟废水的处理效果最好。
参考文献：
［1］宋剑飞，李立清，李丹．粉煤灰资源化及其综合利用［J］．江苏环境科技，2003，16（2）：41—42．
［2］姜照原，李妍，宋俊芳．粉煤灰在处理印染废水中的应用［J］．水处理技术，1995，21（2）：94．
［3］龚真萍．酸改性粉煤灰对活性染料废水的处理效果［J］．染整技术，2017，39（3）：58—61．
［4］HJ828—2017水质化学需氧量的测定重铬酸钾法［S］．北京：中国环境出版社，2017．
［5］张竹清．粉煤灰对有机活性染料脱色效果的研究［J］．吉林农业大学学报，2003，25（4）：416—418，424．
［6］石德智，张金露，张超，等．粉煤灰水热法合成沸石的研究进展［J］．安全与环境学报，2016，16（3）：273—279．
［7］王小英，韩宝平．粉煤灰治理污染物的机理及应用［J］．中国资源综合利用，2002，（3）：19—22．
［8］张文艺，翟建平，李琴．粉煤灰吸附法处理污水机理［J］．粉煤灰综合利用，2006，（2）：54—56．
［9］阎存仙，周红，李世雄．粉煤灰对染料废水的脱色研究［J］．环境污染与防治，2000，22（5）：3—5，9．
作者:龚真萍 单位:齐齐哈尔大学
