壳聚糖改性膨润土处理焦化废水的实验研究

生态环境学报2010,19(5):1040-1043http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（2008ZX07204-004）作者简介：邵红（1965年生），女，教授，博士，研究方向为污染控制与资源化再利用。E-mail:hj8983@163.com*通信作者：姜超。E-mail:2006jiangchao@sina.com收稿日期：2010-03-02壳聚糖改性膨润土处理焦化废水的实验研究邵红，姜超，李辉，肖宏康沈阳化工大学环境与生物工程学院，辽宁沈阳110142摘要：焦化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的废水，其成分复杂多变，属于难处理的工业废水。利用壳聚糖对膨润土进行改性，制备了壳聚糖改性膨润土，并应用于焦化废水的处理，并对影响处理效果的工艺参数进行了优化，结果表明：在pH=8.6，投加量为10g·mL-1，搅拌时间为30min，离心时间为12min条件下，改性膨润土对焦化废水CODcr的去除率达到82.5%以上，处理效果明显优于原土和壳聚糖。此外，通过对原土和壳聚糖改性膨润土进行的比表面积和扫描电镜等表征测定分析可知，壳聚糖的加入并没有改变膨润土的基本框架，只是增大了膨润土的比表面积，从而提高吸附性能。关键词：膨润土；壳聚糖；焦化废水中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1674-5906（2010）05-1040-04焦化废水是煤高温裂解得到焦炭和煤气及回收加工焦油、苯等副产品过程中得到的。焦化废水具有成分复杂、危害性大、高CODcr值、高酚值、高氨氮量的特点[1]。目前处理焦化废水的方法大体分为化学方法和物理方法。其中化学方法包括臭氧氧化法、离子交换法和含低浓度SO2的烟气处理法。臭氧氧化法耗电量大，运行及投资费用成本高，未被广泛推广[2]。离子交换法只能作为焦化废水处理系统中的末级处理工艺用以脱除低浓度的酚、氰化物及其它有机物，不适合用于工业焦化废水处理系统中的第二级废水处理工艺。含低浓度SO2的烟气治理焦化废水技术但是在工艺技术上还不够成熟，受生产过程中各种因素的影响，烟气组成和物理特性变化较大，使得后续处理工艺条件难以准确控制[3]。物理方法包括活性炭吸附法和循环组合工艺。活性炭吸附法由于活性炭再生困难，回收过程中容易造成二次污染而在使用中受限。循环组合工艺由于工艺复杂而未被推广[4]。目前，壳聚糖改性膨润土被广泛地应用于处理各种工业废水[5]，但在焦化废水处理方面尚未见报道，因此本文在前人研究的基础上[6-8]，以膨润土为原料，壳聚糖为改性剂，制备了壳聚糖改性膨润土，并将其用于焦化废水中CODcr的预处理，去除效果良好，而且价格低廉，便于操作，为膨润土类水处理剂的研究开辟了一条新途径。1实验部分1.1实验仪器及材料原料与试剂：膨润土（来自辽宁黑山，化学组成见表1，基本性能见表2），壳聚糖（脱乙酰度90%），体积分数为5%的醋酸溶液，焦化废水（某钢铁厂提供，水质指标如表3所示）。主要仪器：721型分光光度计、JSM-6360LV扫描电子显微镜、SZB-5型全自动比表面积测定仪、磁力搅拌器、数字式酸度计、离心机、微波炉。1.2壳聚糖改性膨润土的制备称取膨润土10g于500mL的烧杯中，加入450mL的蒸馏水，配成胶液，搅拌下加入13.25g碳酸钠（保证0.025mol·L-1Na+），在1800r·min-1搅拌速度及62℃温度下钠化90min后，用冷水迅速冷却以停止钠化。钠化土经离心、洗涤，除去余下的钠化剂，100~110℃干燥后，研磨过0.14mm筛，装袋备用。用体积分数为5%的醋酸水溶液缓慢溶解脱乙酰度为90%的壳聚糖，配制成壳聚糖溶液。将此溶液与钠基膨润土调成糊状，使之充分浸润。将表1膨润土的化学组成Table1Chemicalcompositionofrawbentonitew/%SiO2Al2O3Fe2O3MgOCaONa2OK2OTiO2MnO烧矢量56.415.884.272.220.752.451.600.480.0915.28表2原土的基本性能Table2BasicproperingoforiginalbentonitepH胶质价阳离子交换容量膨胀倍数8~9100mL/15g144mmoL/100g15表3原水水质指标Table3WaterqualityindicatorsofcokingwastewaterpHρ(CODcr)/(mg·L-1)ρ(NH3-N)/(mg·L-1)ρ(氰化物)/(mg·L-1)8.5~10.53900~4400200~30080~150邵红等：壳聚糖改性膨润土处理焦化废水的实验研究