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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)。通過添加不同比例的氫氧化鋁乳濁液對粉煤灰進(jìn)行改性處理，對比了粉煤灰原渣和改性粉煤灰對精制棉黑液COD和色度的去除效果。添加10 mL氫氧化鋁乳濁液粉煤灰和30 mL氫氧化鋁乳濁液粉煤灰對精制棉黑液色度、COD的最高去除率分別為62%和52%，均明顯高于粉煤灰原渣對色度和COD的最高去除率。這表明，經(jīng)氫氧化鋁乳濁液改性處理后，粉煤灰對精制棉黑液色度和COD具有較好的去除效果。

關(guān)鍵詞：精制棉黑液；粉煤灰；氫氧化鋁改性；色度

中圖分類號：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.14.075

以棉短絨為原料加堿蒸煮精制得到的精制棉是一種高純度纖維素產(chǎn)品，被廣泛用于生產(chǎn)各種工業(yè)、醫(yī)用原料，比如纖維素酯類、硝化纖維素和醋酸纖維素，因用途廣泛而具有較好的市場價值，也被稱為“工業(yè)味精”。但在精制棉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量蒸煮黑液，通過對精制棉生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生的廢水分析發(fā)現(xiàn)：蒸煮黑液中COD一般高達(dá)5×104 mg/L以上，COD含量占了總COD排放量的90%.蒸煮黑液中含有大量棉超短絨、單寧、果膠、油脂等大分子有機(jī)物，具有高色度高、COD值高、可生化性差等特點(diǎn)，使得精制棉廢水難以處理。這使得精制棉廢水一直難以達(dá)標(biāo)處理，對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，因此，研究高效、低成本的蒸煮黑液處理方法是一項(xiàng)非常有意義的工作。

粉煤灰主要是燃煤火力發(fā)電廠煙道排放，經(jīng)過捕塵裝置捕集的固體廢棄物，是燃煤后的非揮發(fā)性殘?jiān)?，其比表面積約為4.36 m2/g，微孔體積約為0.011 m3/g，平均微孔大小為4.93 nm，具有較大的表面積。我國每年粉煤灰的產(chǎn)量高達(dá)數(shù)億噸，由火力發(fā)電企業(yè)產(chǎn)生的粉煤灰已成為我國工業(yè)固體廢棄物的主要來源?，F(xiàn)已有將粉煤灰用于染料廢水處理的研究報道。對粉煤灰進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男蕴幚恚杂糜诰泼藓谝旱母咝幚?，是具有工程?shí)際應(yīng)用價值的工作。已有研究表明：通過制備含鋁無機(jī)高分子絮凝劑可有效處理印染廢水，而粉煤灰中鋁含量較高，因此，研究鋁鹽改性粉煤灰處理黑液可實(shí)現(xiàn)對粉煤灰的綜合利用。針對這一特點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)通過添加不同比例的氫氧化鋁乳濁液對粉煤灰進(jìn)行改性，使改性后的粉煤灰既具備粉煤灰過濾、吸附、沉淀作用，又具備氫氧化鋁絮凝劑的作用，分析添加不同量氫氧化鋁乳濁液后粉煤灰對黑液色度和COD的去除效果。

1 材料與方法

1.1 精制棉黑液的制備

稱取10 g棉短絨放入1 L錐形瓶中，加入質(zhì)量濃度為20 g/L的氫氧化鈉溶液800 mL，浸泡3 h；將錐形瓶置于電加熱板上加熱，保持瓶內(nèi)液體沸騰，蒸煮6 h，得到本實(shí)驗(yàn)所需黑液。

1.2 添加氫氧化鋁乳濁液粉煤灰的制備

粉煤灰取自國電大連某發(fā)電廠。稱取氫氧化鋁粉末，配好質(zhì)量分?jǐn)?shù)是20%的氫氧化鋁乳濁液，分別取10 mL、20 mL、30 mL氫氧化鋁乳濁液和10 g粉煤灰混合，攪拌均勻后置于烘箱中于105 ℃烘干，得到不同比例氫氧化鋁改性處理的粉煤灰樣品。

1.3 粉煤灰改性前后對精制棉黑液的處理

分別稱取10 g粉煤灰原渣和添加不同比例氫氧化鋁的粉煤灰放入到100 mL的錐形瓶中，再加入50 mL黑液。在室溫下，將錐形瓶放置于搖床上，以200 r/min的轉(zhuǎn)速震蕩。分別測定不同時間色度和COD的變化，并分別采用稀釋倍數(shù)法測定色度，重鉻酸鉀微波消解快速測定COD。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 不同比例氫氧化鋁對黑液色度去除的影響

添加不同比例氫氧化鋁粉煤灰對精制棉黑液色度的去除效果如圖1所示。添加了氫氧化鋁粉煤灰對精制棉黑液色度的去除效果明顯好于粉煤灰原渣單獨(dú)處理時的效果。粉煤灰原渣處理黑液1 h后，色度去除率達(dá)到24%，吸附處理6 h后降低到16%；分別添加10 mL、20 mL、30 mL氫氧化鋁乳濁液改性后粉煤灰吸附處理1 h后，對黑液色度的去除基本達(dá)到飽和，色度去除率達(dá)到61%，連續(xù)吸附6 h期間，也保持在60%以上。這表明，添加10 mL、20 mL、30 mL氫氧化鋁乳濁液對精制棉黑液色度的去除影響不明顯。

除效果如圖2所示。粉煤灰原渣吸附處理1 h后對COD的去除達(dá)到最大值26%，連續(xù)處理期間COD的去除率略有降低，吸附處理6 h后，COD的去除率降低到23%.添加了不同比例氫氧化鋁乳濁液粉煤灰對黑液COD去除效果明顯好于粉煤灰原渣對黑液的處理。分別添加10 mL、20 mL、30 mL氫氧化鋁乳濁液的樣品，吸附1 h后，黑液COD的去除率分別達(dá)到51%，44%和52%，連續(xù)吸附6 h后，均逐漸降低到33%左右。這也說明，吸附處理6 h后，添加不同比例氫氧化鋁粉煤灰樣品對精制棉黑液COD的去除達(dá)到飽和。

添加不同比例氫氧化鋁粉煤灰對黑液色度的去除效果好于對COD的去除效果。這表明，構(gòu)成精制棉黑液有機(jī)污染物中，很大一部分可能是無色或色度較低的有機(jī)污染物污染物。在污水處理過程中，利用多孔性吸附過濾介質(zhì)的吸附作用和空隙的過濾截留作用去除部分污染物是常用的技術(shù)手段。已有研究表明：粉煤灰中含有Al2O3、SiO2、CaCO3、Al2O3 （OH）2和玻璃體等成分，具有較大空隙率和比表面積的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此具有較強(qiáng)的吸附能力。同時，氫氧化鋁乳濁液可形成多聚體（團(tuán)簇），具有較好的絮凝作用。精制棉黑液的堿性環(huán)境有利于無機(jī)鋁、鐵類絮凝劑形成多聚體而起到較好的絮凝作用。添加氫氧化鋁乳濁液的粉煤灰及原渣主要通過過濾、吸附、接觸聚凝和沉淀作用去除精制棉黑液中大部分高色度和高濃度有機(jī)污染物，比如棉超短絨、油脂和蠟質(zhì)等固形物等，使得色度和COD得到明顯去除。由于添加的鋁鹽在水相能夠形成的多聚體，因此強(qiáng)化了粉煤灰對精制棉黑液色度和COD的去除作用，使得添加了氫氧化鋁粉煤灰對精制棉黑液的處理效果明顯好于粉煤灰原渣對黑液的處理效果。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

分別添加10 mL、20 mL和30 mL氫氧化鋁乳濁液粉煤灰對精制棉黑液色度和COD的去除效果均明顯好于粉煤灰原渣的處理效果。添加氫氧化鋁粉煤灰對黑液色度和COD的最大去除率分別為62%和52%，而粉煤灰原渣對黑液色度和COD的最好去除率分別為24%和26%.這表明，氫氧化鋁形成多聚體和粉煤灰的協(xié)同作用對精制棉黑液色度和COD有較好的去除效果。

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〔編輯：劉曉芳〕