改性沸石对焦化废水中COD的去除研究_张惠灵

收稿日期:2006-02-22作者简介:张惠灵(1969-),副教授,武汉科技大学资源环境系教师,从事水处理相关的教学与科研工作。文章编号:1673-1212(2006)05-0129-03改性沸石对焦化废水中COD的去除研究张惠灵1,谢黎2(1.2武汉科技大学资源环境学院,湖北武汉430081)摘要:本文研究了沸石经NaCl、NaOH、HDTMA(溴化十六烷基三甲胺)改性后对焦化废水中的COD的去除效果。比较得出HDTMA改性沸石对COD的去除能力较好,而且废水的色度明显减小。接着进一步研究了该废水处理过程中的影响因素,包括吸附时间、烘干温度、改性剂HDTMA的浓度、pH值等。结果表明,HDTMA改性沸石处理焦化废水可使其COD的浓度降低至150mgL以下,达到污水综合排放二级标准。关键词:改性沸石;焦化废水;COD去除;吸附中图分类号:X703.1文献标识码:A焦化废水污染严重,是工业废水排放中一个突出的环境问题。焦化废水成分复杂,其水质随原煤组成和炼焦工艺而变化。其中含有数十种无机和有机化合物。无机化合物主要是大量氨盐、硫氰化物、硫化物、氰化物等,有机化合物除酚类外,还有单环及多环的芳香族化合物、含氮、硫、氧的杂环化合物等[1]。焦化废水二级出水中COD和NH3-N常常超标,应进行进一步的处理,使其达标排放。沸石是一种天然的多孔矿物,是呈架状结构的多孔含水铝硅酸盐晶体的沸石族矿物的总称,沸石化学成分实际上是由SiO2、A12O3、H2O、碱和碱土金属离子四部分构成[2]。沸石的一般化学式为:AmBpO2p·nH2O,结构式为Axq[(AlO2)x(SiO2)y]nH2O,其中:A为Ca、Na、K、Ba、Sr等阳离子,B为Al和Si,q为阳离子电价,m为阳离子数,n为水分子数,x为Al原子数,y为Si原子数,yx通常在1～5之间,(x+y)是单位晶胞中四面体的个数[3]。沸石是一种廉价的地方性材料,在我国具有丰富的储量,来源广泛,作为水处理的吸附过滤材料,具有足够的强度,其价格低于活性炭120,接近于砂滤料的价格15元吨。可以在不增设专门构筑物和不增加设备的前提下,改善出水水质,适用于现有工厂的处理工艺改选和新建水厂。天然沸石在常温、常压下经过化学溶液的活化处理,可改变吸附有机物的效果。1试验部分1.1试验材料沸石取自胶州沸石矿,用美国Autosorb-1-MPAppa-ratus测得比表面积为64600cm2g,沸石的化学成分如表1所示。改性剂:NaCl、NaOH、HDTMA均为分析纯水样:武钢(集团)公司焦化厂二沉池出水,原水COD为580mgL左右。表1沸石的化学组成成分SiO2Al2O3CaOK2ONa2OFe2O3MgOTiO2烧减量含量%65.4612.242.892.211.621.020.620.2113.561.2试验仪器与装置振荡器:HY—4调速多用振荡器(江苏金坛市金城国胜实验仪器厂);pH计:HS—25型pH计(上海精科雷磁仪器厂);电炉,烘箱,天平,坩埚等。1.3改性沸石的制备废水处理前分别对40目和190目的沸石进行改性,。分别称取20g沸石,置入100mL一定浓度的改性剂溶液中,摇匀后放入振荡器中室温下以一定振速振荡24h,静置30min后过滤出沸石放入坩埚内,在电炉上加热蒸干表面的残余溶液,后将其放入烘箱内一定温度下烘干2h,取出改性后的沸石置于干燥器中备用。1.4试验及测定方法在200mL烧杯中,分别加入一定量的改性沸石和50mL的焦化废水。室温下,在振荡器上以一定振速进行振荡,使沸石与溶液充分接触产生吸附。振荡结束后,静置1h,取上清液测定吸附之后的COD值,计算其去除效率。COD的浓度测定采用《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》(GB11914-89)。2结果与讨论2.1改性剂的选择分别称取NaCl0.584g、NaOH0.4g、HDTMA0.5g,溶解于蒸馏水中,用100mL容量瓶定容,三种改性剂浓度分别·129·第31卷第5期2006年8月环境科学与管理ENVIRONMENTALSCIENCEANDMANAGEMENTVol.31.No.5Aug.2006为0.1molL、0.1molL、5gL。分别取40目和190目的沸石各10g于三个烧杯中,共六个烧杯,依次分别加入三种改性剂各50mL进行前述的改性处理。取改性后的沸石各2g分别加入60mL焦化废水中,充分摇匀之后,将六个烧杯放在振荡器上振荡2h,振荡结束后静置1h,取上清液20ml测定COD值。比较结果见表2中。表2不同改性剂处理后COD的去除效果比较沸石粒径40目190目改性剂HDTMANaClNaOHHDTMANaClNaOHCODmg·l-1194.8237.7206.4146.5205.2183.7去除率%65.3657