改性鋸末吸附處理含油廢水的初步研究

寇英衛 李明明

摘 要：含油廢水的來源非常廣泛，油污染對生態系統、植物、土壤和水體都會產生嚴重的影響。本文用工業廢料鋸末通過一定的化學、物理方法加以改性，對含油廢水進行處理，研究改性鋸末的投加量、反應pH值、反應溫度等因素對處理效果的影響。結果表明：經過化學改性的鋸末對含油廢水的處理效果要優于物理改性的鋸末；100mL含油廢水中化學改性鋸末最佳投加量為4.0g，最佳反應溫度為30℃，最佳初始pH為4.0。

關鍵詞：含油廢水；吸附；改性鋸末；反應條件

Abstract： Oily wastewater has a very wide range of sources， oil pollution， plants， soil and water ecological system will have a significant impact. In this paper， the industrial waste sawdust was modified through chemical or physical methods to deal with oily wastewater. The modified sawdust dosing quantity， pH value and reaction temperature were studied on treatment effect. The results showed that the treatment effect of chemical modification sawdust is better than that of physical modified sawdust； the optimal dosing quantity of chemical modified sawdust in 100 ml oily wastewater is 4.0 g， the optimum reaction temperature is 30 ℃， the optimum initial pH is 4.0.

Key Words：oily wastewater； adsorption； modified sawdust；reaction conditions

1引言

含油廢水的來源非常廣泛，除了石油開采及加工工業排出大量含油廢水外，固體燃料熱加工、紡織工業中的洗毛廢水、輕工業中的制革廢水、鐵路及交通運輸業、屠宰及食品加工業以及機械工業中車削工藝產生乳化液等均排放含油廢水[1]。含油廢水排放后會對生態系統、植物、土壤和水體等造成嚴重影響[2-5]。最常用的含油廢水處理方法有膜分離技術、磁吸附分離技術、高級氧化技術、聲波、超聲波和微波技術等[6]。但這些方法成本較高，目前很多學者開始重視廉價高效替代技術的研究及其工程應用[7-9]。

鋸末作為一種廢棄物，成本低廉，且具有高的比表面積，有較高化學活性，具有天然高分子物質構成，比纖維材料更加容易交聯，不易溶于水的特點。對鋸末進行改性的目的是增大鋸末的比表面積，改善鋸末的吸附性能[10]。對鋸末的改性主要有物理改性和化學改性。物理改性主要是通過一定的物理方法使鋸末轉變為活性炭，從而加強鋸末對含油廢水中油類的的吸附性能?；瘜W改性主要是通過一定的化學方法改善鋸末表面的官能團以及其周邊環境的構造，從而提高鋸末與油類的結合能力[11]。本文以含油廢水作為處理對象，研究改性鋸末的投加量、反應時間、最佳反應溫度等因素對處理效果的影響。

2 材料與方法

2.1 實驗原料和試劑

實驗用鋸末來自家具廠，使用前清洗除去泥土和灰塵，用蒸餾水浸泡洗滌至中性，105℃烘干備用。實驗用含油廢水為自制模擬廢水，每1L蒸餾水中加300ml蓖麻油配成。

2.2 實驗儀器

梅特勒AE-100電子天平（瑞士）；旋轉蒸發儀（南京金正教學儀器有限公司）；SHZ 型水浴恒溫振蕩器（龍口市先科儀器公司）；精密恒溫水浴鍋（江蘇金壇市醫療儀器廠）；馬弗爐（上海鵬順科技儀器有限公司）；電熱鼓風干燥箱（山東省龍口市電爐制造廠）；磁力加熱攪拌器（江蘇省金壇市醫療儀器廠）；玻璃儀器等。

2.3 實驗方法

2.3.1 鋸末改性

物理改性：取適量2.1處理干凈的鋸末裝入坩堝內，用電爐加熱炭化3h，炭化后的鋸末放入馬弗爐，在850℃繼續灰化4h，然后研磨過200目篩備用。

化學改性：取適量2.1處理干凈的鋸末，用飽和KOH溶液浸泡4h后用蒸餾水洗滌至中性，105℃下烘干，裝入坩堝內，用電爐加熱炭化3h，炭化后的鋸末放入馬弗爐，在850℃繼續灰化4h，然后研磨過200目篩備用。

2.3.2 含油廢水測定方法

按照《水和廢水監測分析方法》中的重量法測定，以鹽酸酸化水樣用石油醚萃取礦物油，蒸餾石油醚后，稱其重量。

2.3.3 含油廢水處理

（1）改性鋸末投加量的影響：分別取1.0g、2.0g、3.0g、4.0g、5.0g物理改性、化學改性的鋸末，加入100ml配好的含油廢水中，在水浴溫度30℃下反應2h，計算油的去除率，選擇最佳投加量。

（2）反應溫度的影響：取5份4.0g化學改性的鋸末，加入100ml配好的含油廢水中，分別在10℃、20℃、30℃、40℃、50℃下反應2h，計算油的去除率選擇最佳反應溫度。

（3）pH值的影響：取5份4.0g化學改性的鋸末，加入100ml配好的含油廢水中，在水浴溫度30℃，pH值為2.0、3.0、4.0、5.0、6.0條件下反應2h，計算油的去除率，選擇最佳反應pH值。

2.3.4 數據計算

油的去除率w=（m1-m2）/m0

式中w為油的去除率；m1為處理前油和容器的質量；m2為處理后油和容器的質量；m0為50ml含油廢水中油的質量；m1-m2為處理后剩余油的質量。

3 結果與討論

3.1改性鋸末投加量對油的去除效率的影響

物理改性鋸末投加量對含油廢水處理效率影響見圖1，化學改性鋸末投加量對含油廢水處理效率影響見圖2。

圖1物理改性鋸末投加量對油的去除率的影響

從圖1中可以看出含油廢水中油的去除率隨著物理改性鋸末投加量的加大有先變大后變小的趨勢，當100ml含油廢水中物理改性鋸末的投加量為3.0g時，油類去除率最高為72.13%。

圖2化學改性鋸末投加量對油的去除率的影響

從圖2中可以看出油的去除率隨化學改性鋸末投加量的加大有先變大后減小的趨勢，當化學改性鋸末投加量為4.0g時含油廢水中的油類去除率最高為82.04%。當投加量小于4.0g時，隨著化學改性鋸末投加量增大，油的去除率增大。當投加量大于4.0g時，油的去除率反而下降。

對比圖1和圖2數據，化學改性鋸末對含油廢水的處理效果明顯優于物理改性鋸末對含油廢水的處理效果。

3.2反應溫度對油的去除效率的影響

反應溫度對含油廢水處理效率影響見圖3。

圖3 反應溫度對含油廢水處理效率影響

從圖3可以看出含油廢水中油類的去除率隨反應溫度的變化而變化，當反應溫度升高時油的去除率有先變大后減小的趨勢，當反應溫度達到30℃時含油廢水中油類的去除率最高為85.14%。

3.3 pH值對油的去除效率的影響

pH值對含油廢水處理效率影響見圖4。

圖4 pH值對含油廢水處理效率影響

從圖4可以看出油的去除率隨pH加大有先變大后減小的趨勢，當pH為4.0時油類的去除率最高為90.18%。

4結論

（1）化學改性鋸末對含油廢水中油的去除效果比物理改性鋸末效果好，經過KOH改性處理的鋸末制得的活性炭吸附能力更強。

（2）改性鋸末的投加量對含油廢水中油的去除率影響較大。實驗數據表明，100mL含油廢水中化學改性鋸末投加量為4.0g時，油的去除率最大。

（3）隨著反應溫度的升高，含油廢水中油的去除率升高，但當溫度超過30℃時，處理效果反而下降，主要原因為溫度過高會影響改性鋸末的吸附作用。改性鋸末處理含油廢水的最佳水浴溫度為30℃。

（4）反應初始pH值對油的處理效率也有影響，最佳pH值為4.0，初始pH值小于4.0時，隨著pH升高油的去除效率增加，初始pH值超過4.0，油的去除效率反而下降。

參考文獻：

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作者簡介：寇英衛（1982～），女，上海，助理研究員，碩士，從事環境影響評價工作。