钢渣改性粉煤灰吸附处理渗滤液中氨氮的实验研究

甘
肃
科
技
第２ ８卷
６ ｏ Ｌ的 Ｈ ｓ 溶液 调节 ｐ 至 ４０ 聚合 ２ ， 到 ｍｌ ｆ ０ Ｈ ．， ｈ得
聚硅 酸溶液 。将 酸 浸 后 的钢 渣 改性 粉煤 灰 吸 附
２ １ 助溶 剂 配比 的确 定 ．
采用 模 拟 氨 氮废 水 ， 以钢渣 和 粉 煤 灰混 合 物 与
实 验 。分 别 称 量 不 同配 比 的 钢 渣 改 性 粉 煤 灰 各
３ ０ ｇ 于 １ ｍＬ模 拟 氨氮 废 水 中 ， 态 吸 附后 ， 得 ．０ ， ０ 静 所 结 果见 表 １ 。
２ 实 验 结 果 与 分 析
表 １ 配 比 实验 去 除 率
实 验结 果表 明 ， 此 改性方 法 下 ， 在 最佳 配 比为钢 渣 和粉 煤灰 混合 物 与 Ｎ ： Ｏ ａＣ ，的质 量 比为 １ １ 即 ： ， 钢渣 、 粉煤 灰 、 ａＣ 为 ５ ： １ 。 此 时对 氨 氮 的 Ｎ ：Ｏ ：６ １
第 ｌ 期 ３
王丹璐等 ： 钢渣改性粉煤灰吸附处理渗滤液中氨氮的实验研究
３ ｌ
构 断 裂 ， 溶 性 ＳＯ 、 Ｉ０ 可 ｉ Ａ ，增 多 ， 而 增 加 粉 煤 灰 从 的活 性 ¨ 。 高温煅 烧过 程 中加 入 Ｎ Ｏ ａＣ 一方 面是
３ 结 论
１ 粉 煤 灰 对 渗 滤 液 具 有 一 定 的 吸 附 能 力 但 吸 ） 附程 度 不高 。用 钢 渣对 粉 煤 灰 改 性 ， 可充 分 利用 钢 渣 的碱性 及 吸附 能 力 ， 大 提 高原 状 粉煤 灰 的 吸 附 大 性能 ， 高程 度 为 吸 附剂 １大 于 吸 附剂 ２ 提 。最 优 改
随着 我 国城市 化进 程 的不 断 加 快 ， 市 生 活 垃 城
圾 的处 理 成 为 一 大 问题 。 目前 全 世 界 有 近 ７ ％ 的 ０
过 的氯化 铵溶 于水 中 ， 人 １０ ０ 容量 瓶 中 ， 释 移 ０ ｍｌ 稀
至标 线 。配成 浓度 为 １ｇＬ 以 Ｎ ／ （ Ｈ；一Ｎ计 ） 的标 准
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图 ２ 吸 附 剂 １吸 附氨 氮 的 去 除 率 、
单 位 吸 附量 与 投 加 量 的 关 系
由图 ２可知 ， 吸附 剂 １对 渗 滤 液 中氨 氮 的 吸 附
图 １ 原 状粉煤灰吸附氨氮的去除率 、 单 位 吸 附 量 与 投 加 量 的 关 系
生 大量 的 自由端 断 裂点 ， 形成 处 于 热 力 学 不 稳 定 状
所得 的粉煤 灰 吸 附处 理 率 偏 低 ， 煤 灰 并 未体 现 出 粉
其应 有 的吸附 能 力 。相 关 研 究 表 明 ， 煤 灰虽 具 有 粉
一
定 的吸附能 力 ， 而未 改性 的粉 煤 灰 吸 附 容量 不 然 实验 表 明 ， 原状 粉煤 灰 的吸 附效果 不 明显 ， 对渗
溶液 。ｐ 值 由 １ ｌＬ的 Ｈ １ Ｎ Ｏ Ｈ ｍｏ ／ Ｃ 或 ａ Ｈ溶 液调节 。
城市生 活 垃圾 采用 填 埋 方 法 进 行 处 置 ¨ ， 种 处 理 Ｊ这
方 式产 生 的二 次污 染 物 渗 滤 液 由于 其 成 分 复 杂 ， 水 质水量 变 化 大 ， 养 比例 失 调 ， 氮 含 量 过 高 Ｊ 营 氨 的 特 点 ， 理 十分 困难 。 目前 对 垃 圾 渗 滤 液 的吸 附 处 处
剂 ｌ与制得 的 聚硅 酸 ， 以固 液 比 １ ：２混 合 ， 温 条 室 件 下搅 拌 混 合 ２ ， ｈ 调节 ｐ 至 ７左 右 ， Ｈ 静置 后 烘 干 ， 密封 保存 。
Ｎ Ｏ ａＣ 的 质 量 比分 别 为 １ 、 ： １ １ ２ ２ １ ：０ １ 、 ： 、 ： 、
４ 制得的钢溜改性粉煤灰吸附剂 ， ：１ 进行氨氮 吸附
为钢 渣改 性粉 煤灰 吸附剂 １ 。
１４ ２ 钢 渣 改 性 粉 煤 灰 吸 附 剂 ２ ．．
热 电厂 ） 钢渣 改性 粉煤 灰 吸 附 剂 （ 渣 取 自甘 肃 省 、 钢
榆 中县 钢铁 厂 ） 。
１２ 实验水 质 ．
前 期 制备 与 １４ １中相 同 ， １４ １中 改性 的 ．． 在 ．． 基 础 上 ， 钢 渣 改性 粉 煤灰 吸 附剂 １（ 将 以下 简 称 吸
减去空 白实验 的吸光 度后 ， 绘制 标准 曲线 ， 而计算 从 水 样 氨氮 浓度 。
１４ 钢渣 改性 粉煤灰 的制 备 ．
１４ １ 钢 渣改性 粉煤 灰吸 附剂 ｌ ． ．
分 被排 入贮 灰 厂 、 埋 江或 江河 湖海 中 ， 合 利用 率 填 综
尚不 到 ４ ％ ， ０ ｊ 而且 钢渣 利用 率 较低 ， 约为 １ ％ ［ 。 ０ ４ Ｊ
高， 需对其 进行 改性 ¨ 。
滤 液 中 氨 氮 的 吸附 去 除率 最 高 只 有 ２ ． ０ ， 对 ０７ ％ 需
态 的玻璃 相 结构 ， 从而 达到 活化 的 目的 ¨ 。粉 煤 灰
煅烧活化主要是为了破坏粉煤灰 中高硅、 高铝 、 低钙 的硅铝 玻璃 体链 ［ Ｓ ， １ ０ ］ 构 ， 硅 铝 网络 结 （ ｉＡ ） 结 使
结果表明 ， 改性 粉煤 灰对渗滤液 中氨氮的去除率分别可 达 ７ ． １ 和 ６ ． ５ ， 原粉煤 灰相 比， 附效 率分别 提高 ２７％ ６７％ 与 吸
了 ５ ． ｌ 和 ４ ．５ 。 ２０％ ６０ ％
关键 词 ： 渣 ； 钢 粉煤灰 ； 吸附剂 ； 渗滤液 ； 氨氮
中图分类号 ：７５ Ｘ ０
附处理 效果 的研 究 ， 钢 渣 与粉 煤 灰 在 合 成 吸 附 剂 为
方面的综合利用及 垃圾 渗滤液 的处理提供理 论依
据。
灰 ， 之 按 钢 渣 与 粉 煤 灰 质 量 比 为 １ １２ 混 使 ： ． 合 Ｊ 。之后称取助溶剂 Ｎ Ｏ ， ａＣ ，分别按钢渣和粉 煤 灰 的 混 合 物 与 Ｎ Ｏ ａＣ 质 量 比 为 １ ０ １ １ ： 、： 、 １ 、： １４ １ ：２２ 、： 混合 。将 混 合 物 分别 装 入 坩 埚 中 ， 在 马 弗 炉 中 以 ９０Ｃ高 温 煅 烧 ２ ０￣ ｈ 。 降 温 至
附剂 １） ３ ％ 的 Ｈ １ 液 １０ 下 搅 拌 酸 浸 １ ， 用 ０ Ｃ溶 ０％ ｈ 搅 拌 速 度 为 １０／ ｉ。 同时 将 ８ Ｎ ｉ ， 液 用 ０ ｒｍ ｎ ％ ａＳＯ 溶
模 拟 含 氨 氮 废 水 ： 取 ３ ８ ９ ｇ经 ｌ０ 干 燥 称 ． １０ ０℃
・ 基 金 项 目 ： 州 大 学 创 新 创 业 行 动计 划 。 兰
已有文 献 表 明 ， 渣和 粉煤 灰可 用 于制作 吸 附剂 ， 钢 但 两者混 合 改性 用 于 吸 附 剂 的 研究 较少 。为此 ， 前 在
人 研究 的基 础上 提 出 了两 种 不 同 的改 性 方法 ， 究 研
首 先对 钢 渣 进 行 预 处 理 ： 钢 渣 用 １ ％ Ｎ Ｏ 将 ０ ａＨ
活性 氧化 铝和 氧 化 硅 ， 有 一 定 的 吸 附 能力 。实 验 具
于原状 粉煤 灰 吸附性 能提高 明显 。
吸附剂 １是 在粉 煤 灰 中 加 人 钢 渣 以 及 助 溶 剂
Ｎ Ｏ 在 ９ ０ 煅 烧 活 化 制 成 。采 用 的 高 温 煅 烧 ａＣ ， ０ ℃ 活化法 是一 种 常用 的改 性 方 法 ， 旨在 利 用 高 温 下 矿 物 微观 结构 中各 微粒 产 生 剧 烈 的热 运 动 ， 使 硅 氧 致 四面体 和铝 氧三 面 体不 可能 充 分地 聚合 成 长链 ， 产
示。
４
采用 甘 肃 省 兰州 市 第 二 热 电厂 提 供 的粉煤 灰 ， 以质 量 梯 度 为 ３ 、 ｇ ９ 、 ２ 、 ５ 、 ８ ， 别 加 入 ｇ ６ 、ｇ １ｇ １ｇ １ｇ 分
１ｍ ０ Ｌ渗滤 液原 液 中 ， 态 吸 附 １ｈ 后 测 量 对 氨 氮 静 ０， 的 吸附去 除率 及单 位吸 附量 ， 得结果 如 图 １ 所 所示 。
理 偏 向于使 用 低成 本 、 高效 的 吸附剂 。 我 国工 业发 展 迅速 ， 炭 与钢铁 的 大量利 用 ， 煤 其 粉 煤灰 与 钢渣 排放 量 与 日俱 增 。在 我 国粉煤 灰 大部
ห้องสมุดไป่ตู้甘肃 省兰 州市伏 龙坪 垃圾 填埋 场渗 滤液 。
１ ３ 分析 方 法 ．
以 Ｇ ７７ Ｂ４ ９—８ 所 示 方法 ， 分光 光 度计 （ ７ 用 以无 氨水作 参 比） 测定 氨 氮 浓 度 ， 由水 样 测 得 的 吸 光 度
第２ ８卷 第 ｌ ３期 ２１ ０２年 ７月
甘 肃科 技
Ｇａ ｓ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｕ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ３
Ｚ２ ．８
Ⅳ０ ３ ．１
．Ｚ ２ １ ， ． Ｈ ０ ２
钢 渣 改 性 粉 煤 灰 吸 附 处 理 渗 滤 液 中氨 氮 的 实 验 研 究
３５ ｍ ／ ， ．８ ｇｇ 为原状 粉煤 灰 的 ８ １ 。吸 附剂 １对 渗 ．４倍
滤 液 中氨氮 的 吸附处 理效果 较好 ， 除率 较高 ， 对 去 相
量为 ６ ｇ时最 大 ， ０４ ｍｇｇ 吸 附处 理 效 果 不 明 为 ．４ ／ 。 显， 氨氮 的去 除率较 低 。粉煤 灰具 有 多孔性 ， 比表 面 积大 ， 可达 到 ２ ０ ４ ０ ｃ ｇ 引， 中含 有较 多 的 ０ ０～ ００ｍ ／ ¨ 其
２ ２ 原状 粉煤灰 吸 附实验 ．
剂 １） 以质 量 梯 度 ３ 、ｇ９ 、２ 、５ 、８ ， ｇ６ 、ｇ １ｇ １ｇ １ｇ分 别 加 入 １ｍＬ渗 滤 液 原 液 中 ， 态 吸 附 １ｈ 后 测 量 对 氨 ０ 静 ０， 氮 的吸 附去 除率及 单 位 吸 附量 ， 得结 果 如 图 ２所 所
王丹璐 ， 胜翔 ， 杨 余登喜 ， 小娜 王
（ 兰州大学 资源环境学 院 ， 甘肃 兰州 ７０ Ｏ ） ３ ＯＯ 摘 要 ： 渣和粉煤灰都具有 吸附特性 。采用两种不 同的方法利用 钢渣对粉煤 灰进行改性 ， 钢 通过 钢渣改性粉 煤灰 吸
附渗滤液 中氨氮 的实验 研究来探究钢渣对粉 煤灰改 性 的效 果 以及 改性 后的粉煤 灰对渗 滤液 中氨氮 的吸附去 除率。
去 除 效 率 可 达 ７． ｌ ， 对 于 原 状 粉 煤 灰 提 高 了 ２７ ％ 相
５ ． ｌ ， 位 吸 附量 在 吸 附 剂 加 入 ３ ２Ｏ ％ 单 ｇ时 最 大 ， 为
由图 １可 知 ， 原状 粉 煤 灰 对渗 滤 液 中氨氮 的去
除率 最 高 可达 ２ ． ０ ， 位 吸 附量 在 粉 煤 灰 加 入 ０７％ 单
１ 实验部分
１ １ 仪 器 与试 剂 ．
主要仪 器 ： 箱 、 荡 器 、 弗 炉 、２ 型 分 光 光 烘 振 马 ７１ 度 计 、０ Ｌ比色管 、 １ｍ 电子分 析天 平 、 Ｈ计 。 ｐ 吸附剂 ： 原状 粉 煤 灰 （ 自甘 肃 省 兰 州 市 第 二 取
４０Ｃ ０ ￣后取出 ， 密封保存。后进行 配 比确定 的实验 ， 确 定最 佳 配 比。所得 最佳 配 比的钢 渣改性 粉煤 灰 称
溶液 浸泡 并加 热 ５～１ｍｉ， 其 表 面 油 渍 ， 后 用 ０ ｎ去 然
５ 的 Ｈ Ｓ 溶 液浸 泡 ３ ｍ ｎ 除 去 表 面 氧 化 物 ， ％ Ｏ ０ ｉ， 最 后 用水 冲洗 ， ｐ 为 ７ ０ 烘 干后 称 量 钢 渣 、 煤 至 Ｈ ．， 粉
了钢渣 改性 粉 煤灰 对垃 圾填 埋 场渗 滤液 中氨 氮 的吸
其 进行 改性 以提高其 吸 附 眭能 。
２ ３ 钢渣 改性 粉煤灰 吸 附剂 １吸附 实验 ．
采用 钢渣 改性粉 煤灰 吸附 剂 １（ 以下 简称 吸 附
吸附 效 果 最 佳 ， 续 实 验 中， 渣 ： 粉 煤 灰 ： 后 钢 Ｎ Ｏ 均 采用 质量 比 ５ ：１ 。 ａＣ ：６ １