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活性炭吸附處理水晶玻璃生產(chǎn)廢水

　　近期源自冶金廠、紡織業(yè)、玻璃生產(chǎn)、化學(xué)品和顏料制造、金屬沉積設(shè)施、采礦活動(dòng)、制革和石油精煉等的快速增長(zhǎng)的工業(yè)廢水嚴(yán)重影響了環(huán)境。它們含有多種來(lái)源和性質(zhì)不同的污染物，包括化學(xué)物質(zhì)、有機(jī)物、重金屬和具有升高有機(jī)參數(shù)的有色化合物的混合物等。我們研究了幾種吸附劑如活性炭和泥炭、沸石等材料，以及它們?nèi)コ^(guò)量離子的潛在能力水晶玻璃工業(yè)產(chǎn)生的實(shí)際廢水中的鉛、銻、硫酸鹽和氟化物等去除效果。

　　玻璃制造行業(yè)規(guī)模龐大且分布廣泛，像容器玻璃、建筑玻璃、汽車(chē)玻璃和太陽(yáng)能玻璃(平板玻璃)、連續(xù)長(zhǎng)絲玻璃纖維、家用玻璃和特種玻璃五個(gè)不同的行業(yè)包括各種特定產(chǎn)品。再經(jīng)過(guò)不同的加工設(shè)施，如洗滌、冷卻、碎玻璃分離、研磨和拋光，會(huì)產(chǎn)生很多高危廢水。它們由玻璃固體、重金屬、油、潤(rùn)滑劑、可溶性和不溶性二氧化硅顆粒、溶解鹽等組成。特別是水晶玻璃生產(chǎn)廢水中含有大量有害重金屬，因?yàn)榈湫偷乃РＡв?4-65%的SiO2、25-30%的PbO、13-15%的Na2O或K2O組成，以及不同的添加劑。

　　活性炭等和吸附劑的參數(shù)

　　我們?cè)u(píng)估了幾種市售吸附劑，即一種天然沸石和兩種合成沸石、泥炭和活性炭，用于水晶玻璃生產(chǎn)廢水的后處理，特別關(guān)注重金屬的減少。選擇凝灰?guī)r和泥炭是因?yàn)樗鼈兊某杀镜?，活性炭是因?yàn)樗蛔C明具有高效率和對(duì)多種污染物的廣泛適用性，以及兩種合成沸石由于它們的特定結(jié)構(gòu)，目的是將它們的去除能力與前面提到的吸附劑進(jìn)行比較。為了提供可能影響吸附和過(guò)濾能力以及離子交換能力的吸附劑的化學(xué)成分、表面形態(tài)和pH值，采用了多種分析技術(shù)。SEM下的吸附劑表面如圖所示圖1。

　　圖1：所選吸附劑的SEM(a)混合沸石、(b)沸石、(c)凝灰?guī)r、(d)活性炭、(e)泥炭。

　　活性炭對(duì)水晶玻璃廢水處理測(cè)試

　　在擬議研究的第一階段進(jìn)行了活性炭等吸附劑的篩選(圖2)。其中，測(cè)定了初始結(jié)晶玻璃廢水中和經(jīng)過(guò)24小時(shí)搖瓶實(shí)驗(yàn)后處理過(guò)的廢水中兩種金屬離子(鉛、銻)、TOC、硫酸鹽、氟化物和pH的存在。發(fā)現(xiàn)活性炭去除鉛的效率從80.6%到100%不等，使用不同的天然沸石從55%到99%不等。具有內(nèi)部通道的凝灰?guī)r的三維晶體結(jié)構(gòu)允許無(wú)機(jī)和有機(jī)離子滲透到結(jié)構(gòu)中，因此被認(rèn)為是一種低成本且非常有效的金屬和無(wú)機(jī)離子以及有機(jī)污染物(TOC)吸附劑。另一方面，當(dāng)同時(shí)使用沸石和活性炭時(shí)，當(dāng)pH高于8時(shí)，氟化物的去除能力降低，這是由于吸附劑表面帶負(fù)電荷，因此溶液中與F競(jìng)爭(zhēng)的OH離子濃度更高−用于吸附的離子。還發(fā)現(xiàn)硫酸鹽共存離子對(duì)F的影響可以忽略不計(jì)，盡管在本研究中存在帶正電的重金屬離子，以及高濃度的硫酸鹽可以相互影響單個(gè)吸附劑的吸附能力。

　　圖2：活性炭等吸附劑的篩選。廢水中污染物的數(shù)量顯示在主y軸上的列中，污染物減少量顯示為次要y軸上的黑點(diǎn)。橙色線(xiàn)是水道排放的限值。

　　活性炭對(duì)水晶玻璃生產(chǎn)實(shí)際廢水的混合物，即水晶玻璃研磨磨料的冷卻水(在工業(yè)絮凝廠現(xiàn)場(chǎng)處理)和玻璃制品酸拋光的水(預(yù)先中和)，經(jīng)過(guò)后處理成功地利用了吸附方法。我們對(duì)這幾種吸附劑進(jìn)行了定性分析，然后篩選了可能減少的超標(biāo)鉛、銻、硫酸鹽和氟化物的值，使用批量吸附實(shí)驗(yàn)。作為成功減少選定污染物的有希望的候選者，特制的活性炭被進(jìn)一步用于固定床塔。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)活性炭將鉛降低了97%，銻降低了80%，氟化物降低了96%，具體取決于流速。速度越高，保留時(shí)間越短，因此污染物的減少量越低，盡管這種現(xiàn)象不是線(xiàn)性的。需要進(jìn)一步的工作，結(jié)合不同的低成本吸附劑，以提高廢水的處理效率，同時(shí)增加流速。此外，柱實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果將通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)全尺寸系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，活性炭使水晶玻璃制造過(guò)程中處理后的出水可回收再利用，從而有助于淡水資源的保護(hù)和降低玻璃行業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。