炉渣的吸附性能及在废水处理中的应用..doc

炉渣的吸附性能及在废水处理中的应用　 　　 　　炉渣是电厂锅炉、各种工业及民用锅炉，炉窑燃烧煤炭后排出的固体废弃物。由于煤炭在燃烧过程中进入大量空气，冷却后又逃逸，导致生成的炉渣形成多孔结构。炉渣中含有的多种碱性氧化物（CaO、Al2O3等）在与工业废水接触后能溶出部分碱性物，因而对工业废水中的有机物、重金属、悬浮物具有一定的吸附、过滤、中和及絮凝作用。近年来国内利用炉渣对工业废水进行处理的报道越来越多，一些技术已用于工业实践，本文即对炉渣在处理工业废水的机理和应用实践作一综述。 1 炉渣的化学组成和理化特性 1.1 炉渣的化学组成　　炉渣是煤炭燃烧后的融熔产物，含有大量硅、镁、钙、铝、铁的氧化物，化学组成见表1[1]。 　 表１　燃煤炉渣化学成分 w(SiO2) w(Fe2O3) w(Al2O3) w(CaO) w(MgO) w(k2O) w(残炭) 烟煤 37.8-60.9 4.3-24.9 16.8-35.2 0.9-9.6 0.4-3.9 0.3-3.4 10-30 无烟煤 49.3-62.5 5.1-16.1 15.1-25.2 0.7-4.9 0.5-1.8 1.3-2.8 10-30 褐煤 21.0-59.1 4.5-12.2 12.2-23.1 1.7-41.3 1.1-2.4 0.9-2.8 10-30 1.2 炉渣的物理特性　　炉渣的物理特性见表2[2]。 　 表2? 炉渣的物理特性 不均匀系数k80 当量粒径dp/m 床层孔隙率ε 密度ρs/（kg.m-3) 吸水率H2O 0.315×10-3 1.99 0.45×10-3 0.555 2.30×103 0.413 注：经人工破硫筛分，粒径在0.2-0.9mm范围 　 tr 表3 炉渣被水浸泡后水的pH值 1 2 3 4 5 pH值 7.83 8.64 9.12 9.54 9.76 注：浸泡水的pH=7.0 　 表4 炉渣被水淋洗后水的pH值 24 48 72 96 120 pH值 9.05 9.55 9.67 9.80 9.94 注：淋溶水的pH=6.86 　 表5 炉渣被水浸泡后铝的溶出量 35 45 55 65 溶出铝ρ（Al)/(mg.L-1) 22.48 44.6 46.75 53.04 1.3 炉渣被水浸泡、淋洗后的部分化学特性　　炉渣在被水（pH=7.0）浸泡、淋洗后，水中pH值变化和铝的溶出量见表3、表4[4]和表5[5]。 2 炉渣处理废水机理 　　炉渣去除工业废水中污染物的过程较复杂，与其物理结构、化学成分，废水性质(pH值、有机物组成等）等因素有关。根据目前的有关资料，炉渣处理废水的主要机理为吸附、中和及絮凝沉降作用。2.1 吸附过滤作用　　炉渣具有多孔结构，孔隙率达50％－60％，比表面积较大，表面能高，炉渣中含有的残炭达10％－30％，这些残炭具有活性炭的性质，因此炉渣对工业废水中的有机物、重金属、悬浮物具有较强的物理和化学吸附作用。表6为炉渣对某些废水中污染物的吸附情况[5-7]。 　 表6 炉渣对工业废水中污染物的吸附情况 炉渣吸附情况 中药废水 有机物（COD）吸附量达1.71g/kg[炉渣] 化工硝基废水　 硝基废水中有机物吸附为23.7-37.7g/kg[炉渣] 对硝基物（NB）吸附为1.5-27.3g/kg[炉渣] 植物油脂废水 油脂吸附率为5-8kg/m3[炉渣]，废水中悬浮物吸附为25-30kg/m3[炉渣] 2.2 中和作用　　炉渣中含有的CaO，MgO，Fe2O3，Al2O3，K2O，Na2O等碱性氧化物被水浸泡后进入废水中，能提高废水的碱度，可用来中和酸性废水的酸度，这在处理酸性除尘废水，酸性矿井废水以及某些酸性重金属废水方面有较好的效果。2.3 絮凝沉降作用　　炉渣在被中性水浸泡35－65min后，被溶出的铝达到22.5－53mg／L。铝在水中形成的氢氧化物是良好的絮凝剂，能对废水中有机物、重金属、悬浮物起絮凝作用，加强其澄清沉降效果，此外炉渣中的部分无机粉尘对废水也有混凝作用。 3 炉渣在工业废水处理中的应用 3.1 对印染废水的处理　　印染废水的特点是水质复杂，含各种有机物浓度高，碱度大、色度大。近年来纺织行业不断改变产品结构，提高纺织物印染性能，带来印染废水中难生物降解物质日益增多。炉渣所具有的对废水吸附和中和性能特别适宜对印染废水中染料、浆料。助剂、色度、碱度等进行吸附处理。表7[8-11]为国内部分印染厂采用炉渣吸附处理印染废水实例。 　 表7? 炉渣吸附处理印染废水 进水水质 炉渣过滤后水质 ρ（COD）/(mg.L-1) 色度 pH值 ρ（COD）/(mg.L-