纖維板廢水具有可生化性差、色度高、組分復雜等特點，屬于難處理的工業廢水之一。隨著纖維板生產技術進步，各種新型膠黏劑，如三聚氰胺-尿素共縮合樹脂、淀粉改性脲醛樹脂、MDI膠（二苯基甲烷二異氰酸酯）等不斷地開發和應用，干燥尾氣噴淋除塵帶來的置換廢水等原因，導致纖維板廢水中難以降解、有毒性的物質（長鏈難降解的有機化合物、高濃度甲醛和氨氮以及高濃度的無機鹽）越來越多，處理難度越來越大，對環境危害也越來越嚴重；部分地區出于環境功能區建設的需要，對外排廢水的水質有更高的要求，如其中排放指標CODcr≤50mg/L。此外，傳統的處理工藝已無法滿足現階段環境功能限制地區廢水的排放要求，且纖維板廢水具有高色度的特性，導致經處理后的廢水較難達到《污水綜合排放標準》中一級標準的色度指標（色度≤50倍）要求，因此尋找一種適用于纖維板廢水深度處理的工藝顯得尤為重要。
1、試驗原理
廢水深度處理工藝一般選用高級氧化技術，如芬頓、微電解等，或活性炭吸附處理工藝。由于高級氧化技術對處理操作要求高、需要使用較多的危險化學品、處理效率有限等原因，不能完全適用于纖維板廢水的深度處理。活性炭吸附處理工藝具有周期短、出水水質好、無二次污染等優點，已被廣泛應用于染料廢水的脫色處理。由于活性碳具有發達的孔隙結構、巨大的比表面積和化學性質穩定等特點，是廢水處理中應用最為有效的吸附劑之一。但是單純以活性炭吸附作為纖維板廢水深度處理工藝，有一定局限性，如沉淀較慢、污泥容易“翻騰”等，導致活性炭吸附處理效率低等，制約了活性炭吸附工藝在纖維板廢水深度處理中的應用。
針對纖維板廢水特性，通過在活性炭中加載磁性物質（四氧化三鐵），使其在吸附沉淀過程形成磁場效應，即磁沉淀效應，使廢水中懸浮顆粒含量增加，提高了膠體碰撞幾率，強化絮凝效果；磁種的加入可降低水體的Zeta電位，促進了膠體“脫穩”；磁種的加入并形成絮凝核心，形成的磁性絮體相互之間產生磁引力，通過架橋和網捕作用可加速絮體形成與長大，從而短時間內達到強化絮凝的作用，加快沉淀速度，提高處理效率。
2、試驗部分
2.1 試劑與儀器
主要試劑：氫氧化鉀、鹽酸、硝酸、氨水（NH3質量分數25%）、六水三氯化鐵、七水硫酸亞鐵等，分析純；氮氣，工業高純。
主要儀器：管式電阻爐，電熱恒溫鼓風干燥箱，球磨機，恒溫水浴振蕩器，精密pH計，紫外分光光度計等。
2.2 磁性活性炭復合材料的制備
取福建邵武竹制品下腳料（不含竹表皮，顆粒≤5mm），洗凈后經過80～100℃干燥。取適量竹制品下腳料均勻鋪在管式電阻爐玻璃管中。控制氮氣流量為1L/min，溫度為450℃，炭化45min，冷卻后經研磨、篩分，得到碳化料。
將碳化料300g與氫氧化鉀10g按照30∶1（質量比）浸漬于1000mL水中，置于90℃恒溫水浴鍋中12h。過濾后將碳化料干燥4h，在氮氣保護作用下，800～900℃活化3h，以此得到所需的活性炭樣品。
磁種制備過程見圖1。取200g制備完成的活性炭粉末與1L濃度為0.3mol/L的鹽酸放置燒杯中混合，室溫下攪拌10h，蒸餾水反復沖洗，直至上清液為中性，離心分離，得到中性的高純度活化后的活性炭，控制溫度60℃烘干12h后備用。在氮氣保護下，把5g、10g、15g、20g、25g、30g的活性炭分別與2.71g的FeCl3·6H2O和1.55g的FeSO4·7H2O快速加入到300mL蒸餾水中，并攪拌均勻，向混合液中逐滴加入濃度2mol/L的氨水，調節pH到9～10，70℃下冷凝回流3h。在強磁鐵下分離得到黑色沉淀物（磁種），用去離子水反復沖洗，60℃真空干燥箱中干燥12h至恒重，碾磨成粉末，得到不同配比磁性活性炭復合物（1#、2#、3#、4#、5#、6#）。另取一定量的活性炭樣品，不添加磁種，作為7#樣品。
2.3 試驗水樣
水樣來自某中密度纖維板廠綜合廢水經過物化和生化后（SBR后）的出水，廢水呈淺棕褐色，其主要水質指標如表1所示。
2.4 分析方法
CODcr采用HJ828—2017《水質化學需氧量的測定重鉻酸鹽法》；pH值采用GB6920—1986《水質pH值的測定玻璃電極法》；色度采用GB11903—1989《水質色度的測定》。
2.5 試驗方法
取1L水樣，調節pH值，投加一定量磁性活性炭復合材料，攪拌反應30min，靜置過濾，取清液進行水質分析。
3、結果與討論
3.1 不同配比的磁性活性炭復合材料對CODcr和色度處理效果的影響
控制pH=7，投加0.3g不同配比的磁性活性炭復合材料（1#～6#）和7#活性炭，攪拌30min，靜置后取清液分析。
從圖2色度去除率曲線可以看出，磁性活性炭復合材料對污水的脫色效果較理想，去除率可達到50%，色度可以從120倍降至60倍。5#～7#復合物對廢水的脫色效果沒有太大差異，其原因是C-Fe3O4復合物的主要成分為活性炭，活性炭將廢水中的膠體物質（主要是顯色官能團）吸附后沉降，達到脫色的目的。由于1#～4#磁性活性炭復合材料的活性炭含量少（活性炭含量小于90%），復合材料密度高，沉降速度快，無法形成有效的吸附，因此脫色效果不夠理想。
從圖2的CODcr去除率曲線可看出，隨著磁種（Fe3O4）比例降低（1#～4#），COD的去除率升高，其原因是磁性活性炭復合材料含磁種的量逐步下降，分別為31.7%、18.8%、13.4%、10.4%，密度從高到低，使得復合材料顆粒在廢水中懸浮時間逐漸增長，其吸附廢水中的膠體時間增長，COD處理效率也提高。
當磁種含量降到10%之后（5#～7#的磁種含量分別為8.5%、7.2%和0），去除率則隨之降低，其原因是由于磁性Fe3O4顆粒之間存在著磁引力，隨著磁性Fe3O4顆粒含量下降到一定程度，絮凝吸附“核心”也隨之減少，顆粒彼此之間的靜止磁引力減少，導致架橋和網捕作用降低，廢水中膠體顆粒的聚集性降低，絮體顆粒生長慢，CODcr去除效果隨之降低，焦龍論文中也得到相關驗證。從試驗數據推斷，當磁種（Fe3O4）含量約為10%，制備出的磁性活性炭復合材料對纖維板廢水CODcr的去除率最高。
3.2 初始pH值對CODcr和色度處理效果的影響
投加4#磁性活性炭復合材料，控制投加量0.3g，調整pH值，攪拌反應30min，靜置后取清液分析。
從圖3的色度變化和CODcr去除率曲線可看出，當pH=7時，COD去除效果最好（去除率為57.8%，CODcr=76mg/L），pH≥7時色度變化已經趨于穩定（色度為60倍）。分析其原因，當pH＜7時，酸性越強，磁種（Fe3O4）被溶解，廢水中Fe3+/Fe2+的濃度升高，造成色度升高；由于磁性活性炭復合材料的磁種被消耗，導致其架橋和網捕作用降低，造成COD去除率低。當pH≥7時，磁種（Fe3O4）不參與化學反應，磁性活性炭復合材料吸附廢水中的膠體，提高脫色效果；由此可判斷磁性活性炭復合材料在pH=7時，脫色效果最佳。pH≥7，廢水中OH易與活性炭表面酸性官能團結合，削弱了活性炭的吸附能力，造成CODcr去除率降低。
3.3 投加不同量4#磁性活性炭復合材料對CODcr和色度處理效果的影響
控制反應pH=7，投加不同量的4#磁性活性炭復合材料，攪拌30min，靜置后取清液分析。
從圖4可看出，隨著磁性活性炭復合材料投加量增加，CODcr和色度去除率顯著提高，當磁性活性炭復合材料投加量＜0.7g時，CODcr和色度去除率隨著投加量的增加而上升；磁性活性炭復合材料投加量為0.7g時，CODcr去除率達到最佳效果（CODcr濃度為41mg/L，此時色度為30倍），而色度的去除率仍隨投加量增加呈上升趨勢（色度降至20倍），原因是磁性活性炭復合材料投加量過多時，廢水中的無機顯色離子被磁性活性炭復合材料吸附，造成色度的去除率持續上升。
3、結論
磁性活性炭復合材料的磁種含量約在10%（質量比），對中/高密度纖維板廢水深度處理的效果最好。
控制廢水的pH=7，磁性活性炭復合材料（磁種含量約在10%）的投加量為700mg/L，為最佳反應條件，CODcr的去除率可達到77.22%，其質量濃度可降到41mg/L。
磁性活性炭復合材料對中/高密度纖維板廢水處理的脫色效率顯著，最高色度去除率可達83.33%，色度可降至20倍，遠低于《污水綜合排放標準》表4的一級標準（色度≤50倍）。
該方法可作為中/高密度纖維板廢水深度處理工藝，可以滿足國家排放標準及受限的環境功能區的限值排放要求，有良好推廣應用效應。（來源：福州宇澄環保工程設計有限公司，福建綠航環保科技有限公司）
