陳藝敏, 陳建發(fā)

(1.漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品工程學(xué)院，福建漳州 363000；2.福建省高職院校精細(xì)化工應(yīng)用技術(shù)協(xié)同中心，福建漳州 363000)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，石油化工、機(jī)械加工、食品加工、鋼鐵、紡織、餐飲等行業(yè)每年產(chǎn)生大量的含油廢水.含油廢水具有高含油量、高化學(xué)需氧量、高色度、成分復(fù)雜等特點(diǎn)，處理困難[1].作為一種面廣量大、危害嚴(yán)重的污染源，含油廢水對(duì)植物、土壤、水體，乃至整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響.含油廢水也對(duì)污水處理中的生物處理過(guò)程造成了困難，一般規(guī)定廢水中石油類含量低于50mg/L以保障生物降解可以有效進(jìn)行.

工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的含油廢水，可生化性能差，處理難度大，特別是各行業(yè)的廢油混合后再提煉產(chǎn)生的含油廢水.隨著各國(guó)對(duì)廢水中污染物排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，含油廢水的處理技術(shù)得到了迅速發(fā)展.目前普遍采用的處理技術(shù)包括氣浮法[2、3]，絮凝沉淀法[4,5]，電絮凝法[6]，吸附法[7、8]，生物法[9]，膜分離法[10、11]等.其中，吸附法由于效果好，操作方便，無(wú)二次污染等特點(diǎn)而成為廢水處理的有效方法之一.但是活性炭作為最廣泛使用的吸附劑，由于生產(chǎn)成本高，再生費(fèi)用大，嚴(yán)重地限制了吸附法在污水處理中的運(yùn)用推廣.本研究利用廢電板資源化后破碎的粉渣作為吸附劑來(lái)處理某廢油提煉廠提煉燃料油后產(chǎn)生的含油廢水，以探索“以廢治廢”，經(jīng)濟(jì)高效處理污水的新思路.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品

檢測(cè)含油量的實(shí)驗(yàn)儀器包括紫外分光光度計(jì)，1cm石英比色皿，分液漏斗，玻璃砂芯漏斗，容量瓶等.藥品包括沸程60-90°C的脫芳石油醚，無(wú)水硫酸鈉，1+1硫酸，氯化鈉等.

檢測(cè)廢水中COD的實(shí)驗(yàn)儀器包括帶250ml錐形瓶的全玻璃回流裝置，電爐，酸式滴定管.藥品包括重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液，硫酸-硫酸銀溶液，硫酸汞和試亞鐵靈指示劑.

1.2 廢水與吸附劑來(lái)源

實(shí)驗(yàn)所用的廢水來(lái)自當(dāng)?shù)啬硰U油提煉廠生產(chǎn)產(chǎn)生的含油廢水，具有成分復(fù)雜，含油量高，COD含量高等特點(diǎn).實(shí)驗(yàn)所用吸附劑取自當(dāng)?shù)啬畴娮訌U物資源化企業(yè)廢電板提煉貴金屬后產(chǎn)生的粉碎的廢電板粉渣.

1.3 標(biāo)準(zhǔn)油的制取

由于廢水中所含油的成分復(fù)雜，因此實(shí)驗(yàn)所用的標(biāo)準(zhǔn)油為自制.方法是利用石油醚從水樣中萃取油品，然后將萃取液脫水，蒸出石油醚后獲得.

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

廢水的含油量采用紫外分光光度法測(cè)量，利用油中含有帶共軛鍵和苯環(huán)的芳香族化合物在紫外光的特征吸收[12].芳香族化合物主要吸收波長(zhǎng)位于250～260nm；共軛雙鍵的化合物主要吸收波長(zhǎng)位于215～230nm[13].將樣品掃峰，發(fā)現(xiàn)油品在紫外光區(qū)的吸收峰位于208nm和225nm附近(如圖1所示)，考慮在225nm的透過(guò)率大于208nm且超過(guò)80%，因此實(shí)驗(yàn)選擇波長(zhǎng)225nm進(jìn)行分析.

水中的含油量COD值采用重鉻酸鉀法測(cè)量[14]，由于含油廢水的COD值較高，大于測(cè)量的上限，必須稀釋后測(cè)定.

圖1 油品的紫外吸收光譜圖

2 結(jié)果分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

向7個(gè)50mL容量瓶中，分別加入0、2.00、4.00、8.00、12.00、16.00和20.00mL，濃度100mg/L的標(biāo)準(zhǔn)油溶液，分別用石油醚稀釋至標(biāo)線.在選定波長(zhǎng)處，以石油醚為參比測(cè)定吸光度，經(jīng)空白校正后，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖2所示.標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合結(jié)果為y=40.61x+0.57，R2=0.998.

圖2 油品的標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.2 廢電板粉渣成分分析

本研究所用的吸附劑是廢電板貴金屬回收后剩余的粉碎的電板殘?jiān)?回收的電板主要是PCB板，即印刷電路板，其主要成分為樹(shù)脂材料.利用電鏡觀察其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以看到粉碎后的廢電板粉渣呈絮狀結(jié)構(gòu)，且有較多的孔隙，具有吸附的能力.并且絮狀結(jié)構(gòu)有利于吸附廢水中的油滴.

圖3 廢電板粉渣的電鏡掃描圖

2.3 廢電板粉渣對(duì)含油廢水的吸附

2.3.1 吸附時(shí)間的影響

首先取經(jīng)硫酸酸化的含油廢水20ml，加入10ml石油醚，用分液漏斗進(jìn)行萃取，得到的萃取液用紫外分光光度計(jì)在225nm處測(cè)量.由于含油廢水的含油量較大，需要用石油醚稀釋后再進(jìn)行測(cè)量.利用標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得到廢油提煉廠廢水的含油量為366.3mg/L.

接著，取5個(gè)錐形瓶，分別加入酸化的含油廢水20ml，廢電板粉渣0.4g，進(jìn)行振蕩吸附.吸附進(jìn)行15、30、60、120、240分鐘后，分別加入10ml的石油醚，并移至分液漏斗中進(jìn)行萃取.萃取液經(jīng)石油醚稀釋后，在225nm處測(cè)量其吸光度，并計(jì)算廢水的含油量和除油率，如圖4所示.可以發(fā)現(xiàn)，廢電板粉渣對(duì)含油廢水的除油率隨時(shí)間的增加而增大.但是吸附1個(gè)小時(shí)后，除油率的增加顯著變小，考慮到實(shí)際處理中的時(shí)間成本，最佳吸附時(shí)間取1小時(shí).吸附達(dá)到平衡后，含油廢水剩余含油量為195mg/L，廢電板粉渣對(duì)含油廢水的除油率為46.8%.

圖4 吸附時(shí)間的影響

2.3.2 吸附劑投加量的影響

在廢水中分別加入不同的吸附劑的量，考察吸附劑的投加量對(duì)去除廢水中石油類的影響.結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著吸附劑投加量的增加，廢水中石油類的含油量隨之減少，除油率增加.但是吸附劑的添加量大于0.4g之后，除油效率增加緩慢.吸附量在吸附劑投加量為0.4g時(shí)最大為8.56mg/g，隨后減少.因此，最佳的吸附劑投加量為0.4g.

圖5 吸附劑投加量的影響

2.3.3 COD值的測(cè)定

重鉻酸鉀法測(cè)量含油廢水的COD含量前首先判斷樣品是否需要稀釋.取2ml水樣加入1ml重鉻酸鉀用酒精燈加熱至沸幾分鐘后，樣品變成藍(lán)綠色，則需要稀釋.試驗(yàn)所用含油廢水含油量高，COD值也高，需要稀釋200倍后方能進(jìn)行測(cè)定.

取吸附前后的含油廢水分別測(cè)量COD值，三次試驗(yàn)的結(jié)果取平均如表1所示.吸附前水樣的COD值為46984mg/L；達(dá)到吸附平衡后，水樣的COD值約為17375mg/L，去除率達(dá)到63%.說(shuō)明廢電板粉渣在除油的同時(shí)降低了水中的COD含量，可以作為含油廢水的預(yù)處理步驟，大大減輕后續(xù)處理單元的負(fù)擔(dān).

表1 吸附前后水樣COD值及去除率

3 結(jié)論

本文采用廢電板資源化后的破碎粉渣作為吸附劑來(lái)預(yù)處理某廢油提煉廠含油廢水，以探索“以廢治廢”的經(jīng)濟(jì)高效處理含油污水的新思路.試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，廢電板粉渣的表面結(jié)構(gòu)呈絮狀且有較多孔隙，對(duì)含油廢水具有較強(qiáng)吸附能力，吸附1小時(shí)后，對(duì)含油量的去除率為46.8%，吸附量為8.56mg/g，對(duì)COD的去除為63%.廢電板粉渣處理含油廢水具有處理方便、操作簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可作為含油廢水的預(yù)處理步驟，可以有效降低后續(xù)生化處理工藝的有機(jī)負(fù)荷[15].