摘要：综述了粉煤灰在废水处理中的研究现状及应用情况，分析探讨了粉煤灰在废水处理中的作用机理，指出了应用中存在的问题和未来的研究方向。
关键词：粉煤灰；废水处理；机理；应用
粉煤灰是高度分散的细颗粒集合体，其主要化学成分是SiO2、A1203、Fe203、CaO和未燃尽的碳，还含有少量的K、P、S、Mg等化合物和Cu、Zn等微量元素。由于粉煤灰具有很大的比表面积，粉煤灰中大量的活性点可以与吸附剂发生化学吸附和物理吸附，所以粉煤灰具有很强的吸附能力，因此经常被应用于水处理领域。
1 粉煤灰废水处理机理
粉煤灰主要利用其吸附、絮凝、沉降和过滤作用来处理废水。粉煤灰的吸附包括物理吸附和化学吸附。前者是指粉煤灰与吸附质（污染物分子）之间通过分子间引力进行的吸附，这是由粉煤灰的孔隙率和比表面积决定的。后者是指粉煤灰中存在大量的铝、铁、硅等活性点，能强烈吸附水中大多数带负电荷的胶体颗粒，产生絮凝作用。另外，粉煤灰中含有Ni、C0、As、Na、Li、Ca等促凝剂成分，能促使其沉降。化学吸附的特点是选择性强，通常是不可逆的。一般情况下，物理吸附和化学吸附同时存在，但它们在不同条件（pH值、温度等）下所表现出的优势不同，导致粉煤灰的吸附性能发生变化。 另外，由于粉煤灰是多种颗粒的机械混合物，孔隙率较大，废水通过粉煤灰时，粉煤灰也能过滤、截留一部分悬浮物，粉煤灰的沉淀过滤作用只能对吸附起补充作用，而不能取代吸附的主导作用。
影响粉煤灰废水处理的因素主要有：（1）粉煤灰的粒径和比表面积：粉煤灰的粒径越细，比表面积越大，处理效果越好。（2）粉煤灰的化学组成：粉煤灰中SiO、Al0.等活性物质含量较高，有利于化学吸附。（3）溶液的pH值：pH值直接影响处理效果，但pH值的影响与吸附剂的性质有关。（4）温度：国内外研究表明，温度越低，粉煤灰对废水中有害物质的去除率越高。（5）吸附剂的性质：废水污染物的溶解度、分子极性、分子量、浓度等对处理效果都有影响，分子量越大，溶解度越小，处理效果越好。
2 粉煤灰改性
利用粉煤灰处理废水时，通常先对其进行改性，以提高其吸附性能。目前，粉煤灰的改性方法主要有两种：酸改性和碱改性。
2.1 粉煤灰酸改性
在粉煤灰中加入少量黄铁矿、氯化钠等，在较高温度下用酸浸出，可制得兼具物理吸附和化学混凝作用的固液混凝剂，提高粉煤灰的含铁量，从而增强其絮凝效果。也可将粉煤灰在烘箱中烘干、磨细，然后与盐酸、硫酸混合，制得含铝、含铁量较高的混凝剂。
2.2 粉煤灰的碱改性
对粉煤灰进行碱性改性的方法有三种：一是将原灰在一定温度下与碱溶液混合；二是将粉煤灰预处理后与碱溶液混合；三是将粉煤灰用碱焙烧、熔融，使粉煤灰颗粒转化为硅酸盐、铝酸盐。
3 粉煤灰在水处理中的应用
3.1 脱色
粉煤灰具有较强的吸附能力，对色度有较好的去除效果，因此在工业废水色度的去除中得到广泛的应用。李长春将印染纺织废水与该厂锅炉水膜除尘器除尘后的粉煤灰与水混合物混合进行污水处理，色度去除率高达95%以上。梁天民用粉煤灰代替絮凝剂处理某造纸厂废水，通过实验发现，同样的废水经过粉煤灰处理后透光率能达到与氯化铝、聚合铝、聚合铁废水同样的效果，而且用粉煤灰处理后的废水无色、无味。闫存贤等对粉煤灰的脱色能力进行了系统的研究，测试了粉煤灰对活性染料、酸性染料、直接染料、阳离子染料、疏性染料和还原染料的脱色能力，确定了脱色率达到91%～99%的工艺条件，证明了粉煤灰对染料的吸附过程与模型一致。
3.2 有机物的去除
粉煤灰对各类废水中的有机物、SS均有良好的处理效果。董树军[4]对保定护城河生活污水上清液进行吸附处理，结果表明粉煤灰对生活污水中COD有较强的吸附作用，当灰水比为1∶10时，粉煤灰对污水中COD的平均去除率可达86.0%。张长明等利用粉煤灰吸附焦化废水，处理量为1000‰，粉煤灰投加量为1.747‰，焦化废水中COD、BOD等去除率达到国家一级排放标准，净化后水质良好。
3.3 重金属离子的去除
研究表明，粉煤灰对一些重金属有很好的吸附效果，吸附去除率在40%～90%之间。pH值对粉煤灰对重金属离子的吸附有一定影响，适宜的pH值在4～7之间。薛建军等[6]以粉煤灰为主要成分处理含Cr3+废水，对于1t含30.8mg/L Cr3+、pH值为4.00的废水，仅需1.5kg该水处理剂就能将Cr3+浓度降低到1mg/L以下，去除率达到97%以上。黄彪[7]等利用粉煤灰净化含Cr(VI)废水，结果表明Cr(VI)的去除主要是粉煤灰的吸附过程，且吸附速率与废水中Cr(VI)浓度呈线性关系，吸附效果优良。鄂茵等[8]以粉煤灰为主要成分处理含Cr3+废水，对Cr(VI)的去除效果显著。 研究了粉煤灰对Cu的吸附性能，发现在合适的条件下，粉煤灰对Cu的去除效果很好，Asit K. Sen E认为粉煤灰对Hg(1)的吸附效果甚至比活性炭更好，去除率可达99.99%以上。
3.4 除氟、除磷
利用粉煤灰处理含氟废水的报道较多。马艳然等[10]。利用粉煤灰处理含氟废水，对含氟20%～10%的原水，氟去除率可达50%以上，采用粉煤灰—石灰体系除氟，可使其氟含量降至工业废水排放标准以下。粉煤灰对生活污水中的磷有一定的去除效果，去除率为60%～70%。马志毅等[11]采用搅拌悬浮法处理含氟酸性废水，当水灰比为10时，搅拌1h，可使原水中氟的质量浓度由降低至10mgL，pH值也由2～3上升至6～7。 采用电石渣混凝-粉煤灰过滤工艺处理高浓度含氟、含磷化工废水，将氟和磷的质量浓度分别由140 mg/L和28 mg/L降低至10 mg/L和1 mg/L以下[12]。
4 展望
利用粉煤灰处理废水，可以达到以废治废的目的，但在实际应用中，需要有效解决以下问题：（1）处理后产生大量污泥，其中可能含有一些重金属离子等有毒有害物质，若污泥出口问题解决不好，必然会产生二次污染问题。（2）如何进一步提高粉煤灰的吸附性能，以较小的投加量达到较好的处理效果，以尽量减少污泥的产生量。（3）加强粉煤灰处理废水的机理研究，为其在废水处理中的广泛应用提供理论依据。
参考
l 李长春.纺织印染废水综合处理效果的研究[J].环境工程,1994,12(4):47.
2 梁天民.粉煤灰吸附处理生活污水的研究[J].粉煤灰综合利用,1993,13(3):40.
3 闫存贤, 周红, 李世雄. 粉煤灰对染料废水脱色的研究[J]. 环境污染与防治, 2000, 22(5): 3-5.
4 董树军.粉煤灰在污水处理中的应用[J].华北电力大学学报，1997，24(2):83-87.
5 张长明, 余长顺, 杨福寿, 等. 焦化废水处理及回流技术研究[J]. 环境工程, 1999, 16(1): 16.
6 薛建军. 粉煤灰在污水处理中的应用[J]. 电力环境保护, 1993, 13(2): 25-26.
7 黄彪, 吴新华, 黄必忠. 粉煤灰活性炭处理六价铬废水的试验研究[J]. 环境科学进展, 1998, 6(1): 77-80.
8 K. K． 等． (Ⅱ)引自[J]. 1985，19(7):869—873。
9 Asit K． Sen． eta1． (Ⅱ)[J]． 水． 1987，21
10 马艳然，范宝胜，张秋华，等. 粉煤灰处理含氟废水[J]. 水处理技术，1993,19(6):53-58.
11 马志毅, 周凤鸣, 吴秉耀, 等. 粉煤灰处理含氟废水的研究[J]. 中国环境科学, 1991, 11(6): 460-463.
12李亚峰,刘国瑞,刘仁勇。 高浓度含氟含磷化工废水处理[J]. 沈阳黄金学院学报, 199-7, 16(3): 231-236。 来源：古藤水网 作者：郭方正、刘沛、王雪、张艳秋