炉渣的吸附性能及在废水处理中的应用

摘要：通过分析炉渣的主要化学成分及处理工业废水的机理，在总结炉渣处理工业废水实践的基础上，认为炉渣对工业废水中的有机物、重金属等污染物有良好的吸附作用，可在一定程度上取代活性炭，降低废水处理的费用。
　　关键词：炉渣 废水处理 吸附
　　炉渣是电厂锅炉、各种工业及民用锅炉，炉窑燃烧煤炭后排出的固体废弃物。由于煤炭在燃烧过程中进入大量空气，冷却后又逃逸，导致生成的炉渣形成多孔结构。炉渣中含有的多种碱性氧化物（CaO、Al2O3等）在与工业废水接触后能溶出部分碱性物，因而对工业废水中的有机物、重金属、悬浮物具有一定的吸附、过滤、中和及絮凝作用。近年来国内利用炉渣对工业废水进行处理的报道越来越多，一些技术已用于工业实践，本文即对炉渣在处理工业废水的机理和应用实践作一综述。
　　1 炉渣的化学组成和理化特性
　　1.1 炉渣的化学组成
　　炉渣是煤炭燃烧后的融熔产物，含有大量硅、镁、钙、铝、铁的氧化物，化学组成见表1[1]。

表１　燃煤炉渣化学成分 煤种 w(SiO2) w(Fe2O3) w(Al2O3) w(CaO) w(MgO) w(k2O) w(残炭)
烟煤 37.8-60.9 4.3-24.9 16.8-35.2 0.9-9.6 0.4-3.9 0.3-3.4 10-30
无烟煤 49.3-62.5 5.1-16.1 15.1-25.2 0.7-4.9 0.5-1.8 1.3-2.8 10-30
褐煤 21.0-59.1 4.5-12.2 12.2-23.1 1.7-41.3 1.1-2.4 0.9-2.8 10-30
　　1.2 炉渣的物理特性
　　炉渣的物理特性见表2[2]。

表2 炉渣的物理特性 有效粒径d10/m 不均匀系数k80 当量粒径dp/m 床层孔隙率ε 密度ρs/（kg.m-3) 吸水率H2O
0.315×10-3 1.99 0.45×10-3 0.555 2.30×103 0.413
注：经人工破硫筛分，粒径在0.2-0.9mm范围

表3 炉渣被水浸泡后水的pH值 水浸泡时间/h 1 2 3 4 5
pH值 7.83 8.64 9.12 9.54 9.76
注：浸泡水的pH=7.0

表4 炉渣被水淋洗后水的pH值 水淋溶时间/h 24 48 72 96 120
pH值 9.05 9.55 9.67 9.80 9.94
注：淋溶水的pH=6.86

表5 炉渣被水浸泡后铝的溶出量 炉渣被水浸泡时间/min 35 45 55 65
溶出铝ρ（Al)/(mg.L-1) 22.48 44.6 46.75 53.04
　　1.3 炉渣被水浸泡、淋洗后的部分化学特性
　　炉渣在被水（pH=7.0）浸泡、淋洗后，水中pH值变化和铝的溶出量见表3、表4[4]和表5[5]。
　　2 炉渣处理废水机理
　　炉渣去除工业废水中污染物的过程较复杂，与其物理结构、化学成分，废水性质(pH值、有机物组成等）等因素有关。根据目前的有关资料，炉渣处理废水的主要机理为吸附、中和及絮凝沉降作用。