废电板粉渣处理废油提炼厂含油废水研究

陈艺敏, 陈建发

(1.漳州职业技术学院食品工程学院，福建漳州 363000；2.福建省高职院校精细化工应用技术协同中心，福建漳州 363000)

0 引言

随着我国经济建设的飞速发展，石油化工、机械加工、食品加工、钢铁、纺织、餐饮等行业每年产生大量的含油废水.含油废水具有高含油量、高化学需氧量、高色度、成分复杂等特点，处理困难[1].作为一种面广量大、危害严重的污染源，含油废水对植物、土壤、水体，乃至整个生态系统都会产生严重影响.含油废水也对污水处理中的生物处理过程造成了困难，一般规定废水中石油类含量低于50mg/L以保障生物降解可以有效进行.

工业生产产生的含油废水，可生化性能差，处理难度大，特别是各行业的废油混合后再提炼产生的含油废水.随着各国对废水中污染物排放标准日趋严格，含油废水的处理技术得到了迅速发展.目前普遍采用的处理技术包括气浮法[2、3]，絮凝沉淀法[4,5]，电絮凝法[6]，吸附法[7、8]，生物法[9]，膜分离法[10、11]等.其中，吸附法由于效果好，操作方便，无二次污染等特点而成为废水处理的有效方法之一.但是活性炭作为最广泛使用的吸附剂，由于生产成本高，再生费用大，严重地限制了吸附法在污水处理中的运用推广.本研究利用废电板资源化后破碎的粉渣作为吸附剂来处理某废油提炼厂提炼燃料油后产生的含油废水，以探索“以废治废”，经济高效处理污水的新思路.

1 实验部分

1.1 实验仪器与药品

检测含油量的实验仪器包括紫外分光光度计，1cm石英比色皿，分液漏斗，玻璃砂芯漏斗，容量瓶等.药品包括沸程60-90°C的脱芳石油醚，无水硫酸钠，1+1硫酸，氯化钠等.

检测废水中COD的实验仪器包括带250ml锥形瓶的全玻璃回流装置，电炉，酸式滴定管.药品包括重铬酸钾标准溶液，硫酸亚铁铵标准溶液，硫酸-硫酸银溶液，硫酸汞和试亚铁灵指示剂.

1.2 废水与吸附剂来源

实验所用的废水来自当地某废油提炼厂生产产生的含油废水，具有成分复杂，含油量高，COD含量高等特点.实验所用吸附剂取自当地某电子废物资源化企业废电板提炼贵金属后产生的粉碎的废电板粉渣.

1.3 标准油的制取

由于废水中所含油的成分复杂，因此实验所用的标准油为自制.方法是利用石油醚从水样中萃取油品，然后将萃取液脱水，蒸出石油醚后获得.

1.4 实验方法

废水的含油量采用紫外分光光度法测量，利用油中含有带共轭键和苯环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长位于250～260nm；共轭双键的化合物主要吸收波长位于215～230nm[13].将样品扫峰，发现油品在紫外光区的吸收峰位于208nm和225nm附近(如图1所示)，考虑在225nm的透过率大于208nm且超过80%，因此实验选择波长225nm进行分析.

水中的含油量COD值采用重铬酸钾法测量[14]，由于含油废水的COD值较高，大于测量的上限，必须稀释后测定.

图1 油品的紫外吸收光谱图

2 结果分析

2.1 标准曲线的绘制

向7个50mL容量瓶中，分别加入0、2.00、4.00、8.00、12.00、16.00和20.00mL，浓度100mg/L的标准油溶液，分别用石油醚稀释至标线.在选定波长处，以石油醚为参比测定吸光度，经空白校正后，绘制标准曲线，如图2所示.标准曲线拟合结果为y=40.61x+0.57，R2=0.998.

图2 油品的标准曲线

2.2 废电板粉渣成分分析

本研究所用的吸附剂是废电板贵金属回收后剩余的粉碎的电板残渣.回收的电板主要是PCB板，即印刷电路板，其主要成分为树脂材料.利用电镜观察其结构特点，可以看到粉碎后的废电板粉渣呈絮状结构，且有较多的孔隙，具有吸附的能力.并且絮状结构有利于吸附废水中的油滴.

图3 废电板粉渣的电镜扫描图

2.3 废电板粉渣对含油废水的吸附

2.3.1 吸附时间的影响

首先取经硫酸酸化的含油废水20ml，加入10ml石油醚，用分液漏斗进行萃取，得到的萃取液用紫外分光光度计在225nm处测量.由于含油废水的含油量较大，需要用石油醚稀释后再进行测量.利用标准曲线计算得到废油提炼厂废水的含油量为366.3mg/L.

接着，取5个锥形瓶，分别加入酸化的含油废水20ml，废电板粉渣0.4g，进行振荡吸附.吸附进行15、30、60、120、240分钟后，分别加入10ml的石油醚，并移至分液漏斗中进行萃取.萃取液经石油醚稀释后，在225nm处测量其吸光度，并计算废水的含油量和除油率，如图4所示.可以发现，废电板粉渣对含油废水的除油率随时间的增加而增大.但是吸附1个小时后，除油率的增加显著变小，考虑到实际处理中的时间成本，最佳吸附时间取1小时.吸附达到平衡后，含油废水剩余含油量为195mg/L，废电板粉渣对含油废水的除油率为46.8%.

图4 吸附时间的影响

2.3.2 吸附剂投加量的影响

在废水中分别加入不同的吸附剂的量，考察吸附剂的投加量对去除废水中石油类的影响.结果发现，随着吸附剂投加量的增加，废水中石油类的含油量随之减少，除油率增加.但是吸附剂的添加量大于0.4g之后，除油效率增加缓慢.吸附量在吸附剂投加量为0.4g时最大为8.56mg/g，随后减少.因此，最佳的吸附剂投加量为0.4g.

图5 吸附剂投加量的影响

2.3.3 COD值的测定

重铬酸钾法测量含油废水的COD含量前首先判断样品是否需要稀释.取2ml水样加入1ml重铬酸钾用酒精灯加热至沸几分钟后，样品变成蓝绿色，则需要稀释.试验所用含油废水含油量高，COD值也高，需要稀释200倍后方能进行测定.

取吸附前后的含油废水分别测量COD值，三次试验的结果取平均如表1所示.吸附前水样的COD值为46984mg/L；达到吸附平衡后，水样的COD值约为17375mg/L，去除率达到63%.说明废电板粉渣在除油的同时降低了水中的COD含量，可以作为含油废水的预处理步骤，大大减轻后续处理单元的负担.

表1 吸附前后水样COD值及去除率

3 结论

本文采用废电板资源化后的破碎粉渣作为吸附剂来预处理某废油提炼厂含油废水，以探索“以废治废”的经济高效处理含油污水的新思路.试验结果发现，废电板粉渣的表面结构呈絮状且有较多孔隙，对含油废水具有较强吸附能力，吸附1小时后，对含油量的去除率为46.8%，吸附量为8.56mg/g，对COD的去除为63%.废电板粉渣处理含油废水具有处理方便、操作简单、成本低等优点，可作为含油废水的预处理步骤，可以有效降低后续生化处理工艺的有机负荷[15].