劉長(zhǎng)紅 馮之翔 范立明 冉春秋

摘 ?要：精制棉蒸煮黑液因色度高、COD值高和可生化性差等特點(diǎn)，使得處理的工藝復(fù)雜、處理成本較高，一直是環(huán)境工程領(lǐng)域的難點(diǎn)。文章采用質(zhì)量濃度為20%的氫氧化鋁乳濁液對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性處理，對(duì)比了粉煤灰原渣和改性粉煤灰對(duì)精制棉黑液COD和色度的去除效果。改性粉煤灰對(duì)精制棉黑液色度和COD的去除效果明顯好于粉煤灰原渣，對(duì)黑液色度和COD的最高去除率分別為62%和51%。

關(guān)鍵詞：精制棉黑液;粉煤灰;氫氧化鋁改性;色度;COD

引言

精制棉（棉漿粕）是以棉短絨為原料經(jīng)堿法蒸煮精制而成的一種高純度纖維素產(chǎn)品，廣泛用于制造纖維素酯類(lèi)、硝化纖維素（硝化棉）和醋酸纖維素，具有較好的市場(chǎng)前景。精制棉生產(chǎn)過(guò)程中將產(chǎn)生大量廢水，其中主要為加堿蒸煮廢水（蒸煮黑液）、漂白廢水和驅(qū)水廢水。其中，蒸煮黑液中COD高達(dá)5×104mg/L以上，有機(jī)污染物含量高，占了總有機(jī)污染物排放量的90%，含有大量棉超短絨、單寧、果膠、油脂、蠟質(zhì)、木糖、固形物和游離堿等，具有高色度（4000-5000倍左右）、高COD、可生化性差等特點(diǎn)[1]。

目前，精制棉廢水的處理方法主要有物理、化學(xué)、生物處理方法，而單純的物理、化學(xué)和生物處理工藝很難有效降低色度、去除有機(jī)污染物實(shí)現(xiàn)廢水達(dá)標(biāo)排放。因此在實(shí)際工程中普遍采用物理、化學(xué)法作為預(yù)（前）處理，去除一部分大分子有機(jī)物，如木質(zhì)素、果膠、油脂和固形物等，并提高廢水的可生化性，再重點(diǎn)采用生物法進(jìn)行深度、高效處理使精制棉廢水實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放[1]。鑒于精制棉黑液具有色度高、COD值高和難處理的特點(diǎn)，本試驗(yàn)采用氫氧化鋁對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性處理，比較了改性前后對(duì)精制棉黑液色度和COD的去除效果。

1 材料與方法

1.1 精制棉黑液的制備

稱(chēng)取10g棉短絨放入1L錐形瓶中，加入800mL濃度為20g/L氫氧化鈉溶液，浸泡三小時(shí)。再將錐形瓶置于電加熱套中加熱，保持瓶?jī)?nèi)液體沸騰，蒸煮6h，得到實(shí)驗(yàn)用精制棉蒸煮黑液。

1.2 粉煤灰的氫氧化鋁改性處理

粉煤灰取自國(guó)電大連某發(fā)電廠。先配好質(zhì)量分?jǐn)?shù)是20%的氫氧化鋁乳濁液，然后取10mL氫氧化鋁乳濁液和10g粉煤灰混合，攪拌均勻，然后置于烘箱中烘干，從而制得添加氫氧化鋁的粉煤灰。

1.3 粉煤灰改性前后對(duì)精制棉黑液的處理

稱(chēng)取10g粉煤灰原渣和添加氫氧化鋁的粉煤灰放入到100mL的錐形瓶中，再向瓶中加入50mL精制棉黑液。將錐形瓶在室溫下放置于搖床上，以200r/min轉(zhuǎn)速震蕩。分別測(cè)定不同時(shí)間COD和色度的去除效果。采用重鉻酸鉀微波消解快速測(cè)定COD，采用稀釋倍數(shù)法測(cè)定色度。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 粉煤灰改性前后對(duì)黑液色度的去除效果

粉煤灰改性前后對(duì)精制棉黑液色度的去除效果如圖1所示。氫氧化鋁改性后的粉煤灰對(duì)精制棉黑液色度的去除作用明顯好于粉煤灰原渣單獨(dú)處理時(shí)的效果。粉煤灰原渣單獨(dú)作用時(shí)，對(duì)精制棉黑液色度的去除率在吸附1h后達(dá)到24%，然后逐漸開(kāi)始下降，吸附6h后降低到16%;經(jīng)氫氧化鋁改性后的粉煤灰對(duì)精制棉黑液色度的去除在吸附1h后基本達(dá)到飽和，連續(xù)吸附6h期間也保持在60%以上。

2.2 粉煤灰改性前后對(duì)黑液COD的去除效果

粉煤灰改性前后對(duì)精制棉黑液COD的去除效果如圖2所示。吸附1h后，粉煤灰原渣對(duì)黑液COD的去除達(dá)到最大值26%，連續(xù)吸附期間COD的去除率略有降低，吸附6h后COD的去除率為23%;經(jīng)氫氧化鋁改性后的粉煤灰對(duì)黑液COD的去除效果明顯好于粉煤灰原渣單獨(dú)作用時(shí)的效果，吸附1h后COD的去除率達(dá)到51%，連續(xù)吸附6h后逐漸降低到33%。

圖2 粉煤灰改性前后對(duì)黑液COD的去除效果

利用多孔性吸附過(guò)濾介質(zhì)通過(guò)分子間的吸附作用和空隙的過(guò)濾截留作用可以去除一部分污染物。粉煤灰的主要成分是Al2O3、SiO2、CaCO3、Al2O3（OH）2和玻璃體，具有多孔和比表面積大的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具有較強(qiáng)的吸附能力[2，3]。鋁鹽可以水解為氫氧化鋁多聚體（團(tuán)簇）具有較好的絮凝作用。但在酸性較強(qiáng)時(shí)，無(wú)機(jī)鋁、鐵類(lèi)絮凝劑因無(wú)法形成多聚體而起到較好的絮凝作用，而精制棉黑液堿性較強(qiáng)，因此有利于鋁鹽形成多聚體，因此具有較好的絮凝效果。粉煤灰原渣及改性處理后粉煤灰主要通過(guò)過(guò)濾、吸附、接觸聚凝和沉淀作用去除精制棉黑液中大部分棉超短絨、油脂和蠟質(zhì)等固形物，并去除部分可溶性有機(jī)物，使得色度和COD得到明顯去除。由于鋁鹽在水相能夠形成多聚體，因此氫氧化鋁強(qiáng)化了粉煤灰對(duì)精制棉黑液色度和COD的去除作用，使得處理精制棉黑液的效果明顯好于粉煤灰單獨(dú)作用時(shí)的去除能力。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

粉煤灰經(jīng)氫氧化鋁改性處理后對(duì)精制棉黑液色度和COD的去除效果均明顯好于改性處理前。氫氧化鋁改性處理后對(duì)黑液色度和COD的最大去除率分別為62%和51%，而粉煤灰原渣對(duì)黑液色度和COD的最好去除效果分別為24%和26%。

參考文獻(xiàn)

[1]喬淇，何強(qiáng)，冉春秋.精制棉廢水處理技術(shù)進(jìn)展研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2014，39（12）：109-112.

[2]陳莉榮，李玉梅，杜明展.改性粉煤灰吸附稀土廢水中的氨氮[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2013，7（2）：518-522.

[3]張寶平，陳云琳，魏琳，等.粉煤灰的改性及其吸附性能的研究[J].硅酸鹽通報(bào)，2012，31（3）：675-678.