粉煤灰漂珠处理废水的技术研究

介绍用粉煤灰漂珠制作吸附材料的原理及工艺流程，并通过活性漂珠对废水中CODcr的去除试验，分析影响其吸附能力的各种因素。

关键词：漂珠；处理；废水；

粉煤灰漂珠是从燃煤电厂排出的粉煤灰中分选出来的硅铝质玻璃空心体。它具有导热系数低，容重轻，耐火度高，孔隙率大等多种优良性能。目前多用来制作耐火材料和保温材料。但粉煤灰及漂珠的利用率仍很低（约占20％左右）。大部分粉煤灰及漂珠闲置，占用大量土地，造成环境污染。因此开展粉煤灰的综合利用，变废为宝，已刻不容缓。漂珠对水中的CODcr 和重金属有一定的吸附作用，用漂珠制作新的吸附材料，无疑为粉煤灰的综合利用开辟了一个新的领域。本文就活性漂珠的制作技术及影响其吸附能力的因素作了一些介绍和探讨。

1 漂珠的理化性能

本研究以开封电厂粉煤灰漂珠为原料（粉煤灰含漂珠1.4%），其理化性能见表1。

由表1 可知，漂珠中氧化硅和氧化铝的含量高达90% 以上，有着较大的空隙率和比表面积，粒度较细。因此，可用来研制新的吸附材料。

2 活性漂珠的制作原理及流程

参阅氯化锌法生产活性炭的原理及过程，ZnCl2有较强的脱水作用，并且有溶解金属氧化物和纤维素的特性。将漂珠经焙烧，完全脱水和除去有机基团后，用盐酸进行清洗，使钙、镁、钠、钾、铁等离子以可溶性氯化物的形态被清除掉，再经水洗，使漂珠中其它残余物质从中除去，而后用ZnCl2进行活化，ZnCl2使漂珠中的钙、镁等金属氧化物的残余物被溶解，苯、酚等有机物被侵蚀、溶解而形成细微的孔隙，经过活化后的漂珠，孔隙率大大提高，比表面积增大，吸附能力也得以增强。

活性漂珠制作的工艺流程如下所示：

漂珠→高温锻烧→ HCl 清洗→水洗→ZnCl2 活化→ HCl 清洗

水洗→烘干→活性漂珠

3 活性漂珠处理废水试验

取适量的活性漂珠加入一定量的废水中加以振荡，使其完全混合，活性漂珠对废水中的有机物、重金属等物质均有一定的吸附作用，并且还具有一定的脱臭脱色能力。本实验着重测试了不同条件下活性漂珠对废水中CODcr 的去除率，另外通过色度试验，观察了活性漂珠的脱色能力，最后又对用过的活性漂珠进行回收，做了活性漂珠再生试验。

4 试验结果与讨论

4.1 活性漂珠对废水中CODcr 的去除

活性漂珠对废水中CODcr 的去除率受多种因素的影响。主要有以下几方面：

4.1.1 酸洗浓度对活性漂珠吸附能力的影响

实验中，对比5%HCl 与2.5%HCl 酸洗效果，结果见表2。由表2 可知，酸洗的HCl 浓度对活性漂珠吸附能力影响不大，只要HCl的量能完全除去钙、镁、钠、钾、铁等阳离子即可。所以，酸的浓度不是一个重要的影响因素。

4.1.2 活化条件对活性漂珠吸附能力的影响

漂珠活化是制作过程的关键，活化剂的种类，活化剂的浓度，活化温度，活化时间等对活性漂珠的吸附能力均有影响。

本实验选用ZnCl2 作活化剂。用45.32%的ZnCl2 溶液浸泡漂珠1～2h，在800℃下焙烧2.5h，ZnCl2 溶液浸入漂珠内部，使其结构改变，孔隙率和比表面积增大，吸附能力增强，经过活化的活性漂珠其吸附能力大为提高。比较未活化漂珠和经活化的活性漂珠对CODcr 的去除率，结果见表3。由表可知，活化漂珠对废水中CODcr 的去除率为55.05%，比未活化漂珠吸附能力（对CODcr 的去除率为32.72%）提高了0.68 倍。最适于漂珠的活化剂也许不是ZnCl2，最合适的活化温度和活化时间等都有待以后进一步研究。

4.1.3 粒度对活性漂珠吸附能力的影响

用80 目筛和160 目筛对活性漂珠进行筛分，将两种不同粒度的活性漂珠在同等条件下对造纸厂废水进行处理，结果见表4。

由表4 可知，160 目筛分的活性漂珠比80 目的效果好，因为160目筛分出的活性漂珠粒度细，比表面积大，其吸附能力相对较大。

4.1.4 活性漂珠用量的影响

用不同量的活性漂珠对淀粉废水进行处理，三次试验结果见表5。由表可知，活性漂珠对CODcr 的去除率并不随着其用量的增加而增高，而是在1 ～2g/50mL 废水时，对淀粉废水的去除效果最好。

4.1.5 废水种类的影响

活性漂珠对不同的废水，其CODcr 去除率也明显不同，试验结果见表6。

由表6知，漂珠对淀粉废水的去除率最高，而对印染废水去除率最低。因为各种废水中有机物的特性（分子大小，分子结构，官能团）不同，有机物的特性又影响其被吸附的能力。

对于同样的废水，其原液CODcr 浓度不同，去除效果也不相同，经过试验发现，同类废水，其原液CODcr 浓度越高，去除效果越好。

4.2 活性漂珠脱色试验

用稀释倍数法测活性漂珠对废水的脱色能力，其结果见表7。

由表7知，活性漂珠对废水的脱色能力一般达50%以上，原水样色度越高，其脱色效果越好，对于印染厂、造纸厂等颜色较深的工业废水，活性漂珠对它们的脱色率高达90% 以上，效果非常好。

4.3 活性漂珠再生试验

将用过的活性漂珠回收，放马弗炉中1000℃下焙烧，使活性漂珠中吸附的有机物烧去，提高其吸附能力，对比再生与非再生活性漂珠吸附能力，结果见表8。由表可知，经过再生的活性漂珠其吸附能力可提高1.6 倍左右。

5 结论与建议

实验结果表明，在适当的条件下，活性漂珠对废水中CODcr 的去除率可达50%～80%，比原始漂珠的去除率增大1～1.5 倍；对废水的脱色能力一般达80%以上；活性漂珠经过再生，吸附能力提高1.6 倍左右，在生产中可重新利用，节约资源，降低成本。因此，利用漂珠制作新的吸附材料，将会带来良好的经济和环境效益。

活性漂珠制作过程及处理废水时的影响因素很多，现归纳如下：

（1）活性漂珠制作过程中酸洗时，酸的浓度对漂珠吸附力影响不大；活化剂及活化温度、时间等对活性漂珠吸附能力的影响尤为重要；活性漂珠的粒度越细，吸附能力越强。

（2）活性漂珠用量、废水种类及浓度等都影响活性漂珠的吸附能力，由实验结果可知，活性漂珠用量在1～2g/50mL 废水时，对废水处理效果最好；活性漂珠对各种废水的处理效果依次为：淀粉> 造纸> 啤酒>印染；同类废水，浓度越高，去除效果越好。

影响活性漂珠吸附能力的因素有很多，活性漂珠制作的工艺还有待改进。