廢電板粉渣處理廢油提煉廠含油廢水研究

陳藝敏, 陳建發

(1.漳州職業技術學院食品工程學院，福建漳州 363000；2.福建省高職院校精細化工應用技術協同中心，福建漳州 363000)

0 引言

隨著我國經濟建設的飛速發展，石油化工、機械加工、食品加工、鋼鐵、紡織、餐飲等行業每年產生大量的含油廢水.含油廢水具有高含油量、高化學需氧量、高色度、成分復雜等特點，處理困難[1].作為一種面廣量大、危害嚴重的污染源，含油廢水對植物、土壤、水體，乃至整個生態系統都會產生嚴重影響.含油廢水也對污水處理中的生物處理過程造成了困難，一般規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行.

工業生產產生的含油廢水，可生化性能差，處理難度大，特別是各行業的廢油混合后再提煉產生的含油廢水.隨著各國對廢水中污染物排放標準日趨嚴格，含油廢水的處理技術得到了迅速發展.目前普遍采用的處理技術包括氣浮法[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，無二次污染等特點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，由于生產成本高，再生費用大，嚴重地限制了吸附法在污水處理中的運用推廣.本研究利用廢電板資源化后破碎的粉渣作為吸附劑來處理某廢油提煉廠提煉燃料油后產生的含油廢水，以探索“以廢治廢”，經濟高效處理污水的新思路.

1 實驗部分

1.1 實驗儀器與藥品

檢測含油量的實驗儀器包括紫外分光光度計，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，無水硫酸鈉，1+1硫酸，氯化鈉等.

檢測廢水中COD的實驗儀器包括帶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準溶液，硫酸亞鐵銨標準溶液，硫酸-硫酸銀溶液，硫酸汞和試亞鐵靈指示劑.

1.2 廢水與吸附劑來源

實驗所用的廢水來自當地某廢油提煉廠生產產生的含油廢水，具有成分復雜，含油量高，COD含量高等特點.實驗所用吸附劑取自當地某電子廢物資源化企業廢電板提煉貴金屬后產生的粉碎的廢電板粉渣.

1.3 標準油的制取

由于廢水中所含油的成分復雜，因此實驗所用的標準油為自制.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 實驗方法

廢水的含油量采用紫外分光光度法測量，利用油中含有帶共軛鍵和苯環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位于250～260nm；共軛雙鍵的化合物主要吸收波長位于215～230nm[13].將樣品掃峰，發現油品在紫外光區的吸收峰位于208nm和225nm附近(如圖1所示)，考慮在225nm的透過率大于208nm且超過80%，因此實驗選擇波長225nm進行分析.

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

圖1 油品的紫外吸收光譜圖

2 結果分析

2.1 標準曲線的繪制

向7個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的標準油溶液，分別用石油醚稀釋至標線.在選定波長處，以石油醚為參比測定吸光度，經空白校正后，繪制標準曲線，如圖2所示.標準曲線擬合結果為y=40.61x+0.57，R2=0.998.

圖2 油品的標準曲線

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渣.回收的電板主要是PCB板，即印刷電路板，其主要成分為樹脂材料.利用電鏡觀察其結構特點，可以看到粉碎后的廢電板粉渣呈絮狀結構，且有較多的孔隙，具有吸附的能力.并且絮狀結構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 廢電板粉渣對含油廢水的吸附

2.3.1 吸附時間的影響

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

接著，取5個錐形瓶，分別加入酸化的含油廢水20ml，廢電板粉渣0.4g，進行振蕩吸附.吸附進行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行萃取.萃取液經石油醚稀釋后，在225nm處測量其吸光度，并計算廢水的含油量和除油率，如圖4所示.可以發現，廢電板粉渣對含油廢水的除油率隨時間的增加而增大.但是吸附1個小時后，除油率的增加顯著變小，考慮到實際處理中的時間成本，最佳吸附時間取1小時.吸附達到平衡后，含油廢水剩余含油量為195mg/L，廢電板粉渣對含油廢水的除油率為46.8%.

圖4 吸附時間的影響

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去除廢水中石油類的影響.結果發現，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值的測定

重鉻酸鉀法測量含油廢水的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，樣品變成藍綠色，則需要稀釋.試驗所用含油廢水含油量高，COD值也高，需要稀釋200倍后方能進行測定.

取吸附前后的含油廢水分別測量COD值，三次試驗的結果取平均如表1所示.吸附前水樣的COD值為46984mg/L；達到吸附平衡后，水樣的COD值約為17375mg/L，去除率達到63%.說明廢電板粉渣在除油的同時降低了水中的COD含量，可以作為含油廢水的預處理步驟，大大減輕后續處理單元的負擔.

表1 吸附前后水樣COD值及去除率

3 結論

本文采用廢電板資源化后的破碎粉渣作為吸附劑來預處理某廢油提煉廠含油廢水，以探索“以廢治廢”的經濟高效處理含油污水的新思路.試驗結果發現，廢電板粉渣的表面結構呈絮狀且有較多孔隙，對含油廢水具有較強吸附能力，吸附1小時后，對含油量的去除率為46.8%，吸附量為8.56mg/g，對COD的去除為63%.廢電板粉渣處理含油廢水具有處理方便、操作簡單、成本低等優點，可作為含油廢水的預處理步驟，可以有效降低后續生化處理工藝的有機負荷[15].