有机磷农药是有毒农药中最普通的种类[,品种繁多,可达1 5 0多种。虽然它的使用提高了农作物的产量,但对环境造成了一定的危害,且对人体存有急性中毒的危险。乐果就是有机磷农药中的一种。它是一种有机磷内吸杀虫剂,有恶臭,微溶于水。其化学名称为0 ,0 二甲基 S (N 甲基氨基甲酰甲基)二硫代磷酸酯。农业上主要用以防止蚜虫和螨类,杀虫力强,对蚜虫、红蜘蛛等特别有效,有广泛的适用性。但其产生的废水挥发出硫醇等有害气体,直接危害人和动植物,更严重的是废水排入水体后可带来磷污染以及由此而产生的水体富营养化。因此,在排放之前,必须进行治理。目前,国内外对有机磷农药废水的治理方法,主要有物化法、生化法、水解和焚烧或几种方法相结合的综合处理。
本文探讨了粉煤灰、改性膨润土、活性炭这三种吸附剂对乐果的吸附性能,再据它们的市场价格及资源条件,设计出合理的治理乐果废水的工艺。
一、实验部分
(一)仪器与试剂
JJ 4六联电动搅拌器,HH S型水浴锅,Metter Toledo电子天平,THZ 82数显恒温振荡器,滴定装置,碘量瓶等。溴酸钾、溴化钾、碘化钾、淀粉、硫代硫酸钠、硫酸,均为分析纯试剂;重铬酸钾,为基准物质;乐果,为市售工业品;活性炭,为市售商品;粉煤灰,由黄石火力发电厂提供;膨润土,为信阳市育才膨润土制品厂生产的钠基膨润土。
(二)实验方法
1 .2 .1分析方法：采用溴化法分析乐果含量,每个样平行测定三次,取其平均值,同时做空白实验。
1 .2 .2吸附剂的处理和制备:改性膨润土:①分别取不同浓度的硫酸各2 0 0mL置于烧杯中,各加入2 0 g的钠基膨润土,处理4 8h ,每隔一定时间进行充分搅拌,然后过滤、洗涤、烘干备用。②取酸化处理后的膨润土5份,在马弗炉中于105～70 0℃下分别灼烧3h ,备用。粉煤灰:将洗净的粉煤灰烘干、混匀、过筛,把不同粒径的粉煤灰装入封口袋中备用。活性炭:将活性炭过筛后,将不同粒径的活性炭于1 2 0℃条件下烘2h ,装入封口袋中备用。
1 .2 .3吸附实验:称取一定量的粉煤灰、钠基膨润土、酸化膨润土、酸化及煅烧改性膨润土、活性炭,置2 5 0mL碘量瓶中,加入1 0 0mL模拟乐果废水,密闭、振荡,减压抽滤后分析滤液中的乐果浓度。
二、结果与讨论
2 .1粉煤灰对乐果的吸附性能，通过改变粉煤灰的粒径、用量、吸附时间以及模拟乐果废水的初始浓度等因素,考察了不同条件下粉煤灰对乐果的吸附性能。结果表明,当粉煤灰粒径为0 2mm、用量2 5 g/L、吸附时间1h时,粉煤灰对乐果的去除率达5 0 % ;当粉煤灰用量为5 g/L时,吸附容量为3mg/g。2 0℃时,粉煤灰对乐果的吸附见图1。
图1中Ce为吸附平衡时的甲胺磷浓度,qe为吸附平衡时的吸附量。对图1拟合,得等温吸附方程:qe =0 .4 2Ce0 .4 5,吸附等温线符合Freundlich方程,且1 /n值<0 5 ,表明该吸附较易进行。
2 .2改性膨润土对乐果的吸附性能，在相同条件下,分别试验原钠基膨润土、酸化改性膨润土、酸化和煅烧改性膨润土对乐果的吸附能力。结果表明:酸化和经30 0℃煅烧2h后的改性膨润土对乐果的吸附能力显著提高,吸附容量达2 0mg/ g ;当其用量为1 7g/L(90目)、吸附时间为2h时,对乐果的去除率为85 %。在2 0℃时它的吸附等温线,见图2。
图2中Ce为吸附平衡时的乐果浓度,qe为吸附平衡时的吸附量。对图2拟合,得吸附方程:qe =2 .0 3Ce0 .4 0 ,吸附等温线符合Freundlich方程,且1 /n值<0 .5 ,表明该吸附容易进行。
2 .3活性炭对乐果的吸附性能，通过改变粒径、用量、吸附时间及模拟乐果废水的初始浓度等,考察了不同条件下活性炭对乐果的吸附性能。结果表明,活性炭对乐果的吸附容量为9mg/ g ;当其粒径为0 2mm、用量2 5 g/L、吸附时间1 .5h时,对乐果的去除率高达98%。2 0℃下其吸附等温线,见图3。
图3中,Ce为吸附平衡时的乐果浓度;qe为吸附平衡时的吸附容量。对图3拟合得方程:qe =1 34Ce0 .54 ,吸附等温线符合Frendlish方程,且1 /n接近0 5 ,表明活性炭对乐果的吸附较易进行。
2 .4 三种吸附剂的市场价格，粉煤灰、改性膨润土、活性炭这三种吸附剂,对乐果的吸附能力有较大的差别。但三者的市场价格也相距甚远,分别为2 5～6 0元/t、80 0～1 0 0 0元/t、30 0 0～1 0 0 0 0元/t。
三、结论
乐果废水的三级排放标准为≯2 .0mg/L。根据所研究的三种吸附剂对乐果的吸附去除率及其市场价格和它们的资源条件,提出如下处理乐果废水的工艺:
①乐果废水 粉煤灰吸附 二次吸附生化处理 排放;
②乐果废水 改性膨润土吸附 生化处理 排放;
③乐果废水 混凝(以石灰乳+PAC为絮凝剂)处理 活性炭吸附 排放。
比较可知,工艺①最经济,但占地面积略大。这一工艺值得推广,因为我国每年大量废弃粉煤灰的利用率仅30 %左右,没有得到再利用的粉煤灰,形成了新的环境问题。利用它治理乐果农药废水,不仅经济,而且还可以废治废。工艺②利用改性膨润土较强的吸附能力,对乐果进行预处理,降低了废水中的大部分COD ,提高BOD5/COD的比值,可显著减轻后续生化处理的负担,经济易行、占地面积小。利用膨润土强的吸附性能,作为农药废水生化处理前的预处理,具有容易再生,对环境友好的特点。工艺③利用活性炭优良的吸附性能,结合化学混凝处理乐果废水,工艺简单、占地面积小,但其价昂,且再生困难,故使用受限。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档术文档。
吸附处理乐果废水后的粉煤灰可用于修路、制砖或回填,处理后的膨润土可通过煅烧再生重复使用,也可用于建筑和涂料工业。综上所述,利用改性膨润土或粉煤灰作为乐果废水的预处理吸附剂,不仅能降低后续生化处理的负担,而且成本低廉、对环境不造成二次污染。(何豫川)