碱性白泥去除污水中氟、磷和阴离子染料的研究
随着经济的发展和人口的快速增长，大量的生活废水、工业废水等排入水体，引发一系列的问题。氟污染、水体富营养化以及染料废水的污染最为常见。氟污染的危害面积较广，遍布我国的大部分地区。磷是限制水体富营养化的主要因素之一，降低污水中的磷的含量是治理富营养化、预防赤潮发生的主要途径。染料废水的危害性较大，即使浓度很低的染料废水排入水体亦会造成水体透光率的降低，可能会导致水体生态系统的破坏。目前，含氟废水、含磷废水和染料废水的处理一直是污水处理中的难点，也是当前国内外水污染控制领域急需解决的难题。
近年来的研究表明,当废水中的阴离子污染物的浓度较低时，一般采用吸附法处理。在处理高浓度阴离子废水时，常往废水中投加可溶性钙盐，利用游离的Ca<'2+>与废水中的阴离子结合，生成难溶物质，从而去除废水中的阴离子污染物。单纯的添加化学药品会造成水的处理成本过高，因此，也常用石灰、硫酸钙、碳酸钙等含钙物质代替纯化学试剂来处理阴离子废水。
碱性白泥的粒度较小，具有较大的比表面积，因此其吸附作用较强。碱性白泥中含有可溶性的Ca<'2+>，可能与废水中的阴离子污染物生成沉淀。因此，本文采用廉价易得的碱性白泥作为去除剂，处理含F<'->、含磷以及含阴离子染料废水。主要研究了时间、温度、废水初始pH、溶液中污染物的浓度、碱性白泥剂量以及无机阴离子(Cl<'->、SO<,4><'2->和CO<,3><'2->)对碱性白泥去除废水中阴离子污染物的影响。实验结果表明，碱性白泥对于废水中F<'->、磷、染料的去除效果较好，得到以下主要结论：
(1)碱性白泥对阴离子染料Acid Blue 80有明显的去除效果，尤其是在高浓度(>300mg／1)废水的处理过程中，去除率高达80％。碱性白泥能有效地去除废水中的磷，当溶液中磷浓度较低时(<100mg／L)，去除率在90％以上。碱性白泥对含氟水的除效果较好，当溶液中氟浓度在100～200mg／L之间时，去除率达80％。因此，碱性白泥适用于处理含氟、含磷以及染料废水，在一定程度上，可以降低废水处理的成本，达到以废治废的目的。(2)碱性白泥去除废水中无机有机阴离子污染物的可能去除机制有以下几点：一是来自于可溶Ca<'2+>和CaCO<,3>溶解后钙盐的化学沉淀作用，二是碱性白泥固体表面的吸附作用以及胶体的絮凝作用等，其中化学沉淀所起作用最大。
(3)碱性白泥在处理含氟和含磷废水见效快，约1h即能达到表观去除平衡。碱性白泥处理染料废水见效慢，12h后才能达到去除平衡。在实验范围内，升高温度能增大碱性白泥对磷的去除，但温度对碱性白泥除氟的影响较小。
(4)pH对碱性白泥去除性能的影响与污染物的性质以及污染物的初始浓度有关。对于Acid Blue 80溶液，碱性白泥的去除效果受介质pH条件的影响小。对于低浓度含氟废水，初始pH的变化对去除率基本无影响；对于高浓度含氟废水，碱性白泥对氟的去除率随溶液初始pH减小而增大。对于低浓度含磷废水，碱性白泥对磷的去除随pn增大而增大；当磷溶液浓度较高时，碱性白泥对磷的去除随pn增大而减小。
(5)在一定范围内，随碱性白泥的投样量的增加，碱性白泥对阴离子污染物的去除率增大；但碱性白泥的量增加到一定程度时，碱性白泥投样量的增大对去除率的变化影响很小。碱性白泥处理阴离子污染物产生的污泥较少，当碱性白泥的投样量为4g／L时，100mg／L、200mg／L的氟溶液中氟的去除率达80％；400mg／L的高浓度染料溶液中染料去除率仍可达85％。对于400mg／L的磷溶液，当投样量为8g／L时，磷去除率可达95％以上。
(6)各种污染物的初始浓度对碱性白泥去除效率的影响不同。对于含磷废水，碱性白泥对磷的去除率随溶液初始浓度的升高而减小。对于染料溶液，当初始浓度小于300mg／L时，碱性白泥的去除率随浓度的增大而减小；初始浓度大于300mg／L时，去除率随浓度的增大而增大。对于含氟溶液，当初始浓度小于100mg／L时，碱性白泥对氟的去除率随浓度的增大而增大；当溶液初始浓度在100～200mg／L时，增大初始浓度对碱性白泥去除率的影响较小；当初始浓度大于200mg／L时，去除率随浓度的增大略微减小。
(7)干扰无机阴离子CO<,3><'2->、SO<,4><'2->和PO<,4><'3->能影响碱性白泥对污染物的去除。CO<,3><'2->和SO<,4><'2->能减弱碱性白泥对磷的去除，CO<,3><'2->对碱性白泥去除效率的抑制作用较强。对于染料溶液，SO<,4><'2->对低浓度染料去除的影响较小；当浓度较高时，只有当SO<,4><'2->的浓度大于0.7mmol/L时，SO<,4><'2->浓度的增大才明显地减弱染料的去除率。在实验范围内，碱性白泥对染料的去除率随PO<,4><'3->浓度的增大而明显减小，染料浓度越大，这种影响越明显。
碱性白泥;氟;磷;阴离子;染料;污水处理
中国海洋大学
硕士
海洋化学
朱茂旭
2006
中文
X703;X52
62
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）