钠基膨润土、粉煤灰吸附预处理煤气化废水效果及机理

煤气化废水具有可生化性差,酚类物质含量高、毒性强的特点,导致生物处理效果不理想。以煤气化废水厌氧段进水为研究对象,分别以钠基膨润土(Na-BBT)与粉煤灰(PFA)作为吸附剂,探究其对煤气化废水中主要特征污染物的去除效果和吸附机理。结果表明：Na-BBT、PFA对煤气化废水中的化学需氧量(COD)、氨氮(NH₃-N)与总酚(total phenols,Tph)有一定的去除效果,其可生化性得到提升,经过Na-BBT和PFA处理后,BOD₅/COD由0.29分别提高至0.37和0.32;废水中的NH₃-N由221.3 mg·L⁻¹分别降至128.6 mg·L⁻¹和180.8 mg·L⁻¹,总酚由554.8 mg·L⁻¹分别降至360.6 mg·L⁻¹和386.7 mg·L⁻¹。
气相色谱质谱(GC-MS)分析结果表明,去除的主要物质为苯酚、4-甲基苯酚、邻苯二酚、(R)-(+)-3-甲基环戊酮和对羟基苯乙酮等毒性物质,废水毒性得到降低,毒性单元(toxic unit,TU)值由 22.3 分别降至 15.2和18.4。通过吸附等温和吸附动力学分析可知,Na-BBT和PFA对煤气化废水的吸附符合 Langmuir模型和准一级动力学模型;三维荧光光谱、孔径比表面积(BET)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X 射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)和X射线电子能谱(XPS)等分析结果表明,Na-BBT和PFA对煤气化废水中污染物的吸附去除过程和机理主要受物理扩散控制,为表面和孔道的物理吸附,同时也存在离子交换吸附。以上结果表明Na-BBT和PFA作为吸附剂,可以有效提高煤气化废水的可生化性,降低毒性,将其用于煤气化废水的预处理,具有潜在和广泛的应用前景。