改性粉煤灰的吸附机理及其在废水处理中的应用_滕宗焕
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化学信息学论文(设计)论文题目:粉煤灰及其改性对含氟废水的处理学院:化学与化工学院专业:化学班级:化学131班学号: 1308110283 13081102891208110309 1308110307学生姓名:田茂杰石军田春红潘芳2015年12月20日论文(设计)诚信责任书本人郑重声明:本人所呈交的毕业论文(设计),是在导师的指导下独立进行研究所完成。
毕业论文(设计)中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。
特此声明。
论文(设计)作者签名:日期:目录摘要 (3)Abstract (4)第一章我国氟污染来源、现状及危害 (5)1.1氟污染的来源 (5)1.2我国氟污染的现状 (5)1.3含氟废物的危害 (6)1.3.1氟对环境的影响 (6)1.3.2氟对畜牧业的影响 (6)1.3.3氟对人体的影响 (7)第二章处理含氟废水方法及其机理 (8)2.1处理含氟废水的方法 (8)2.2粉煤灰在水处理中应用作用机理 (9)2.2.1吸附 (9)2.2.2接触絮凝 (10)2.2.3中和沉淀 (10)2.2.4过滤截留 (10)第三章. 粉煤灰成分及结构 (11)3.1粉煤灰组成和分类........................................................ 错误!未定义书签。
3.2粉煤灰的物化性质........................................................ 错误!未定义书签。
第四章废水中氟含量的测定方法. (12)4.1分光光度法 (12)4.2离子选择电极法 (12)4.4吸光光度法 (13)4.5比色法 (13)第五章粉煤灰及其改性处理含氟水的实验方法 (14)5.1材料 (14)5.2 改性粉煤灰的制备 (14)5.3单因素试验 (14)5.3.1粉煤灰粒径对氟离子去除率的影响 (14)5.3.2改性方式对氟离子去除率的影响 (14)5.4多因素正交试验 (14)5.5氟离子质量浓度的测定及去除率的计算 (15)总结 (15)第六章结束语............................................................................ 错误!未定义书签。
改性粉煤灰吸附处理焦化厂废水的研究
李瑞杰
【期刊名称】《河北企业》
【年(卷),期】2009(000)010
【摘要】焦化厂所产生的废水除含有氰化物、硫化物、含氮化合物和多种多环芳烃外,还含有大量的酚(主要是苯酚和甲酚),这些物质多数难被生物降解,并且有致癌、致畸、致突窭奴应。
百前对这类废水的处理方法主要有亿学法、生化法釉物趣法。
物理吸附法工艺仍是当前处理废水的一种重要方法,活性炭(无论粒状或粉状)对有机物具有良好的吸附性能,是一种应用最广的吸附剂,但由于其价格昂贵.它的使用受到限制.这就促使人们去寻找新的吸附剂来降低水处理成本。
【总页数】2页(P78-79)
【作者】李瑞杰
【作者单位】石家庄钢铁有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】X703
【相关文献】
1.改性粉煤灰吸附处理焦化厂含酚废水的研究 [J], 杨明平;付勇坚;彭荣华
2.改性粉煤灰吸附-Fenton氧化深度处理制药废水的研究 [J], 徐静;刘克江
3.金属盐改性粉煤灰处理含氟废水及吸附热力学研究 [J], 张罡;熊青山
4.弱酸改性粉煤灰空心微珠用于处理铅锌选矿废水吸附试验研究 [J], 张晓民; 李瑾; 李恒; 祁超; 郭路; 孙恒军
5.弱酸改性粉煤灰空心微珠用于处理铅锌选矿废水吸附试验研究 [J], 张晓民; 李瑾; 李恒; 祁超; 郭路; 孙恒军
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--●中国资源综合利用China Resources Comprehensive UtilizationVol.28,No.102010年10月随着我国城市和工业经济的发展,对供热和供电的需求不断增加,随之而来的是粉煤灰的排放量也不断增多。
目前我国每年的粉煤灰排放量已达到20亿吨[1],而且还在以每年1亿吨的速度增加,由于未被利用的粉煤灰的处置方式是堆积废弃处理,不仅占用了大量耕地,而且还浪费了粉煤灰中价值极高的铝铁和稀土资源[2]。
因此,综合利用和开发粉煤灰,是实现我国环境保护和低碳经济的良策。
目前人们主要是针对粉煤灰颗粒较高的孔隙率,将其应用在生活污水、含重金属的工业污水等的处理中,并获得了良好的吸附效果[3]。
但是由于粉煤灰的吸附容量比较小,要增加其投量,从而导致污泥产量过多,限制了它的应用。
为了提高粉煤灰在污水处理中的利用率,人们进行了大量的研究。
本文综合论述了目前粉煤灰改性方法和改性后在水处理中取得的成果,以及根据粉煤灰的化学成分和外貌特征改性后产生的其他用途,如合成混凝剂、制备滤料等。
1粉煤灰的组成与特性粉煤灰是煤粉燃烧后,跟随烟气自锅炉中飘散出的粉状残留物。
粉煤灰的化学成分85%以上为硅、铝等元素的氧化物,另外还有少量的稀有元素(As、Ba、Co、Cu、Pb、Mo、Ni)和未燃烧的炭粒[4-5]。
由于粉煤灰特殊的形成过程,使得颗粒含有微小气泡和微小活性通道,导致表面呈多孔结构,孔隙率一般为60%~75%,这就使其具有较强的吸附能力[6-7],成为污水处理的吸附材料。
其吸附性能或者是依靠粉煤灰中含有少量沸石、活性炭的多孔性及较大的比表面,通过分子间引力产生吸附污染物改性粉煤灰在工业污水中的应用孙勇,于衍真(济南大学土木建筑学院,济南250022)摘要:粉煤灰是电厂煤燃烧时产生的多孔颗粒状废弃物,具有一定的吸附性。
经试验研究发现,如果对粉煤灰进行无机、有机或者物理改性后,或者是能增加孔隙率,或者是能增加表面活性,使吸附性能明显提高。
粉煤灰吸附废水中重金属的研究现状与进展粉煤灰是一种工业废弃物,随着煤炭的大规模开采和利用,粉煤灰的产量也越来越大。
与此同时,废水中的重金属污染也逐渐成为一个全球性的环境问题。
粉煤灰具有一定的吸附性能,因此可以作为一种潜在的重金属吸附剂来解决废水中重金属污染问题。
粉煤灰是燃烧煤炭产生的固体废弃物,主要成分是二氧化硅、氧化铝等无机物。
粉煤灰经过预处理和改性后,能够在废水中吸附重金属离子,从而减少重金属污染对环境和人体的危害。
目前,研究人员通过调整粉煤灰的粒径、改变其表面性质以及添加吸附剂等手段,提高了粉煤灰的吸附性能和选择性。
研究表明,粉煤灰对重金属的吸附是一个复杂的过程,受到许多因素的影响。
首先,废水中的重金属离子与粉煤灰表面存在着静电作用力、吸附位点和化学反应等相互作用机制。
其次,粉煤灰粒径和表面积大小会影响吸附剂与溶液之间的接触面积和速率。
此外,废水中其他物质的存在,如有机物、离子等,也会影响粉煤灰对重金属的吸附效果。
近年来,研究人员不断努力探索粉煤灰吸附废水中重金属的新方法和新技术。
例如,采用化学改性的粉煤灰进行吸附,能够提高吸附剂的选择性和吸附容量。
同时,结合生物技术和纳米技术,利用粉煤灰制备新型吸附材料,如纳米复合材料和生物复合材料,具有更高的吸附效率和重金属去除能力。
此外,研究人员还将粉煤灰吸附废水中重金属的过程与其他处理方法相结合,如电解、化学沉淀、生物降解等,通过多种方式协同作用,达到更好的废水处理效果。
这些综合处理方法能够实现重金属的高效去除和回收利用,降低了废水处理过程中的能源和成本消耗。
然而,粉煤灰吸附废水中重金属还存在一些问题需要解决。
首先,粉煤灰作为一种吸附剂,其吸附容量和选择性需要进一步提高。
其次,废水中的复杂成分和高浓度对粉煤灰的吸附性能产生了一定的影响。
同时,粉煤灰的后处理和废弃物的处理也需要考虑环境和资源的可持续利用。
综上所述,粉煤灰作为一种潜在的吸附剂,具有吸附废水中重金属的潜力和应用前景。
改性粉煤灰处理含镍废水研究的开题报告一、研究背景随着工业生产的不断发展,含有重金属、有机物等有害物质的废水不断增多,严重污染着环境。
其中,含镍废水是一种常见的工业废水,由于镍在水中的稳定性较差,会对环境造成严重的污染。
因此,如何有效地处理含镍废水,成为了当前环保领域研究的热点之一。
改性粉煤灰是一种重要的环保材料,具有良好的吸附性能和化学稳定性。
研究利用改性粉煤灰处理含镍废水,不仅可以有效降低镍的含量,还能够将废水中的有机物和其他重金属物质吸附并去除,具有较高的实用价值。
二、研究目的和意义本文旨在研究改性粉煤灰对含镍废水的去除效果及其处理机理。
通过实验研究,探究改性粉煤灰的吸附性能和对镍的去除效率,以及不同处理条件(如温度、pH值、接触时间等)对处理效果的影响,为改性粉煤灰处理含镍废水提供科学的参考。
该研究有着重要的环保意义和应用价值。
首先,能够有效降低含镍废水对环境的污染,提高环境质量。
其次,改性粉煤灰是一种废弃物资源化利用的环保材料,通过其处理含镍废水,实现了废弃物再利用。
三、研究内容和方法1.研究改性粉煤灰处理含镍废水的吸附性能和对镍的去除效率,建立处理效果的评价体系;2.分析改性粉煤灰的化学成分和物理特性,研究其对含镍废水去除的影响;3.研究不同处理条件(温度、pH值、接触时间等)对处理效果的影响,确定最佳操作条件;4.根据实验结果,探究改性粉煤灰去除含镍废水的机理,提出并验证理论模型。
本研究采用实验和理论模型相结合的方法,系统地研究了改性粉煤灰处理含镍废水的效果和机理,建立了科学的研究体系。
四、预期成果1.确定改性粉煤灰处理含镍废水的最佳操作条件;2.研究改性粉煤灰去除含镍废水的机理,并提出相应的理论模型;3.对比分析改性粉煤灰处理含镍废水的效果与传统处理方法的差异,并提出优化建议;4.为改性粉煤灰处理含镍废水提供理论依据和实验基础。
五、研究进展和计划目前,已完成了改性粉煤灰制备和含镍废水的采集及基础检测等前期工作,正进入实验室试验阶段,计划在近期完成实验和数据分析,预计于半年内完成论文的编写。
收稿日期:2005-10-23作者简介:朱伟萍(1967-),女,河南平顶山人,讲师,现在平顶山工学院市政工程系工作,主要从事污水处理方面的教学和研究。
利用粉煤灰处理废水朱伟萍(平顶山工学院,河南平顶山 467001)摘 要:论文对粉煤灰处理废水的机理、粉煤灰在处理城市污水、工业废水、含重金属离子、含PO 3-4废水等的有效应用以及改性粉煤灰对废水处理的作用进行了介绍。
同时提出提高粉煤灰吸附容量,妥善处理吸附饱和灰是当前急需解决的问题。
关键词:粉煤灰;废水处理;水处理剂中图分类号:X705 文献标识码:B 文章编号:1671-0959(2006)0420073203粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废弃物。
我国粉煤灰的总堆存量已超过10亿t,而且还在以每年1亿t 的速度增加[1],粉煤灰的排放不仅侵占大量的土地,而且严重污染环境。
因此粉煤灰的综合利用成为近几年国内外环保研究领域的热点之一。
目前,粉煤灰在建材制品、建筑工程、道路工程等方面已有了较广泛的应用,约占其总利用率70%以上。
但如何提高其利用价值,使之变废为宝,是当前需要解决的问题。
由于粉煤灰独特的物理化学性质及其本身低廉的价格,使其在废水处理方面具有广阔的应用前景。
1 粉煤灰处理废水的机理粉煤灰是一种多孔性松散固体集合物,其主要成分是SiO 2、Al 2O 3、Fe 2O 3、FeO,占70%左右,CaO 、和MgO 含量较少,比表面积较大(2500~5000cm 2/g)。
从粉煤灰的物理化学性能来看,粉煤灰处理废水主要是通过吸附作用(物理吸附和化学吸附),在通常情况下,两种吸附作用同时存在,但在不同条件(pH 、温度等)下所体现出的优势不同,从而导致其吸附性能的变化。
粉煤灰除了能够吸附去除有害物质外,其中的一些成分还能与废水中的有害物质作用得的温度太离谱,当线长为100m 时,对应每一个温度测点,虚高都超过了55e (平均虚高5514e )。
酸改性粉煤灰在工业废水中的应用工业废水作为当今水污染的主要源头之一,具有成分复杂、含重金属离子、不利于生物降解等特点,是目前国内外水处理的难点和热点之一。
粉煤灰(改性粉煤灰处理校园生活污水的研究)是发电厂锅炉高温燃烧后排出的废渣。
我国作为燃煤大国每年约有1亿吨粉煤灰被排放,据统计只有约30%的粉煤灰被加以利用,剩余的粉煤灰则直接排放不仅造成了环境的污染而且占用了大量的土地。
粉煤灰具有颗粒小比表面积大、吸附能力强等优点,可以用来治理工业废水,不仅可以粉煤灰占地问题而且能节省处理费用。
因此,如何高效的利用粉煤灰治理工业废水成为国内外学者研究的重点。
1酸对改性粉煤灰的影响1、1酸浓度对粉煤灰的影响研究表明被酸浸泡后的粉煤灰的比表面积会增大,增强吸附效果,但是不同的酸对粉煤灰的影响不同。
相会强等以PO43-浓度为8。
13mg、L的废水为原水,采用不同浓度(2mol、L、0。
2mol、L、0。
02mol、L)的盐酸、硫酸以及混合酸对粉煤灰处理后对含磷废水进行试验。
当采用不同浓度同类酸改进后的粉煤灰对含磷废水处理时,发现不同浓度的酸改性粉煤灰都可以将含磷废水降低到排放标准。
当用0。
02mol、L的硫酸改性粉煤灰将PO43-浓度降低到0。
5mg、L以下时,此时出水pH值为12左右。
虽然PO43-能够满足排放标准但是pH值无法达到排放标准。
随着浓度的增大,出水的pH值会逐渐靠近中性范围,当采用浓度为2mol、L的硫酸改性粉煤灰将PO43-浓度降低到排放标准时,出水pH值为4,10。
试验结果表明,采用较高浓度的酸改性粉煤灰可以使得出水浓度及pH值达到排放标准。
1、2不同酸对改性粉煤的影响于衍真等将烘干的粉煤灰加入到2mol、L的盐酸、硫酸以及1mol、L的盐酸、硫酸的混合液中进行搅拌得到酸改性粉煤灰,利用得到的不同种类的酸改性粉煤灰处理工业废水。
试验结果表明,盐酸改性粉煤灰可以浸出1、36%铁比硫酸改性粉煤灰高出0。
毕业论文(设计)开题报告题目名称:HDTMA改性粉煤灰吸附酸性金黄染料废水的研究题目类别:毕业论文系别:专业班级:学生姓名:指导教师:辅导教师:开题报告日期:研究现状:我国粉煤灰主要来自于燃煤电厂、冶炼、化工等行业排放的固体废物,每年的排放量超过500万吨。
常见的粉煤灰中所包含的化学元素有SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、K2O、Na2O、CaO、FeS。
粉煤灰活性程度主要取决于其中的氧化铝、二氧化硅和氧化钙的含量,含量越高,其活性就越高,也就意味着粉煤灰的品质也越好;铝硅玻璃体(氧化硅与氧化铝)也是粉煤灰的主要成分,也是决定粉煤灰活性的重要因素之一。
在相同条件下,玻璃体含量越高,粉煤灰的活性就越好。
自20世纪以来印染行业发展迅速,染料废水是难处理的工业废水之一,近年来,我国每年工业污水排放量达190多亿吨,其中染料废水占35%。
染料废水具有水质变化大、有机污染物含量高和色度深等特点,染料废水的处理方法已经引起人们高度的重视。
并且大多数染料为有毒难降解的有机物,带有部分极性基团(—SO3Na,—OH,—NH)和各类显色基团(如—N=N—,—N=O等),其中多数是以芳烃和杂环为母体,其化学稳定性强,具有致畸、致癌、致突变等危害;直接危害人类健康,还严重破坏水体、土壤及生态环境,造成难以估量的后果。
我国每年排放的粉煤灰,只有少部分达到了综合利用,大部分粉煤灰被闲置着,既占用大面积的土地,又严重污染环境,破坏生态平衡。
所以,开展对粉煤灰的综合利用,变废为宝,已经成为我国以及全球环保和经济共同关注的问题。
因为粉煤灰具有比表面积大,多孔等特点,对染料大分子具有一定的吸附能力,并且价格低廉,来源广泛,因而在处理染料废水方面有较大的潜力。
但是未经改性的粉煤灰对染料废水的脱色能力有限,通过不同方法对粉煤灰进行改性,可大大改善粉煤灰的物理和化学吸附性能,提高其对染料废水的处理效果。
目前采用较多的粉煤灰的改性方法有:酸改性、碱改性、盐改性、表面活性剂改性、混合改性等。
摘要目前,粉煤灰吸附处理染料废水的研究已经引起了广泛的关注。
用粉煤灰处理染料废水既能降低色度又能去除COD。
本实验采用高温活化改性粉煤灰吸附处理碱性品红染料废水。
实验研究了改性粉煤灰的投加量、搅拌速度、反应时间、温度对吸附效果的影响,测定了35℃温度下的吸附等温线,并对吸附动力学和热力学模式进行了探讨。
实验结果表明,最佳活化温度为350℃,粉煤灰的最佳投加量为800mg;最佳搅拌速度值为250r/min;吸附反映的平衡时间约为30min,碱性品红的去除率达到98%;升温有利于吸附。
粉煤灰对水中碱性品红的吸附规律可用Langmuir吸附等温式较好地描述。
吸附动力学能用Bangham和Langmuir模式拟合,且吸附速度由内扩散过程控制。
关键字:粉煤灰;吸附;碱性品红;动力学;热力学AbstractAt present, the fly ash dye adsorption treatment of waste water has caused widespread concern. Using fly ash waste water treatment can reduce the color dyes can remove COD. The experimental high temperature activation fly ash magenta dye absorption alkaline waste water treatment. Experimental Study of the dosage of fly ash, mixing speed, reaction time, temperature on the effects of absorption, measured the temperature of 35 ℃adsorption isotherms and adsorption dynamics and thermodynamics models were discussed. Experimental results show that activation of the best temperature for 350 ℃, the best fly ash dosage to 800 mg; best value for the stirring speed 250 r / min; adsorption reflect the balance of time is about 30 min, the basic magenta Removal rate of 98 percent; warming is conducive to absorption. The water alkaline fly ash on the absorption of magenta available Langmuir adsorption isotherm better description. Adsorption dynamics can Bangham and Langmuir model fitting, and the rate of absorption by the spread of process control.Keyword:fly ash, adsorption, alkaline magenta; dynamics; thermodynamic目录第一章绪论 ------------------------------------------------------------------------------------------ 1 1.1粉煤灰吸附处理废水技术--------------------------------------------------------------------- 11.1.2 粉煤灰的概况 ------------------------------------------------------------------------------ 11.1.2 粉煤灰吸附处理染料废水的机理----------------------------------------------------- 21.1.3 粉煤灰吸附处理染料废水的优点及其影响因素 --------------------------------- 31.1.4 粉煤灰吸附处理染料废水技术的现状 ---------------------------------------------- 31.1.5 粉煤灰吸附处理染料废水技术的展望 ---------------------------------------------- 4 1.2粉煤灰的改性与应用 --------------------------------------------------------------------------- 51.2.1 粉煤灰的改性 ------------------------------------------------------------------------------ 51.2.2 改性粉煤灰在处理染料废水上的应用 ---------------------------------------------- 6 1.3染料和染料废水概述 --------------------------------------------------------------------------- 6 1.4本课题主要研究目的、研究内容和研究意义 ------------------------------------------- 71.4.1 研究目的及意义 --------------------------------------------------------------------------- 71.4.2 研究内容------------------------------------------------------------------------------------- 7第二章实验部分 ---------------------------------------------------------------------------------- 92.1实验试剂与仪器---------------------------------------------------------------------------------- 9 2.2实验方法 ------------------------------------------------------------------------------------------- 92.2.1 最佳波长的确定及标准曲线的绘制 ------------------------------------------------- 92.2.2 改性灰最佳活化温度的确定 ----------------------------------------------------------- 92.2.3 粉煤灰吸附碱性品红最佳条件的确定 --------------------------------------------- 102.2.4 改性粉煤灰吸附碱性品红最佳条件的确定--------------------------------------- 102.2.5 正交实验------------------------------------------------------------------------------------ 112.2.5 吸附动力学 -------------------------------------------------------------------------------- 11第三章实验结果与讨论 --------------------------------------------------------------------- 123.1最佳波长的确定及标准曲线的绘制 ------------------------------------------------------- 123.1.1 最佳波长的确定 -------------------------------------------------------------------------- 123.1.2 标准曲线的绘制 -------------------------------------------------------------------------- 123.2改性粉煤灰最佳活化温度的确定 ---------------------------------------------------------- 13 3.3粉煤灰吸附处理碱性品红最佳条件的确定 --------------------------------------------- 143.3.1 最佳粉煤灰投加量的确定 ------------------------------------------------------------- 143.3.2 反应时间对处理效果的影响 ---------------------------------------------------------- 153.3.3 搅拌速度对处理效果的影响 ---------------------------------------------------------- 163.3.4 反应温度对处理效果的影响 ---------------------------------------------------------- 17 3.4改性粉煤灰吸附处理碱性品红最佳条件的确定 --------------------------------------- 183.4.1 最佳粉煤灰投加量的确定 ------------------------------------------------------------- 183.4.2 反应时间对处理效果的影响 ---------------------------------------------------------- 193.4.3 搅拌速度对处理效果的影响 ---------------------------------------------------------- 203.4.4 反应温度对处理效果的影响 ---------------------------------------------------------- 20 3.5正交试验 ------------------------------------------------------------------------------------------ 21 3.6吸附热力学 --------------------------------------------------------------------------------------- 233.6.1 吸附等温线的测定----------------------------------------------------------------------- 233.6.2 等温线吸附规律的数学模拟 ---------------------------------------------------------- 24 3.7吸附动力学 --------------------------------------------------------------------------------------- 253.7.1 吸附速率常数的求取-------------------------------------------------------------------- 253.7.2 吸附速度控制步骤研究--------------------------------------------------------------- 27结论 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 28参考文献 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 29致谢 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 30第一章绪论1.1 粉煤灰吸附处理废水技术粉煤灰是煤炭燃烧后的废弃物,其主要成分为二氧化硅、三氧化二铝和氧化铁等,各种无机氧化物的含量因煤种和燃烧条件不同而异,但变化不大。
《粉煤灰的改性及用于酸性矿井水处理的研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展,粉煤灰作为一种常见的工业废弃物,其处理与利用已成为环保领域的重要课题。
与此同时,酸性矿井水的治理也是矿山开采过程中面临的重要问题。
本研究致力于对粉煤灰进行改性处理,探讨其应用于酸性矿井水处理的可行性及效果。
通过本项研究,期望能够为粉煤灰的再利用和酸性矿井水的治理提供新的思路和方法。
二、粉煤灰的改性1. 改性方法粉煤灰的改性主要采用物理、化学及生物改性等方法。
本研究主要采用化学改性法,通过引入某些化学物质,改变粉煤灰的表面性质,提高其活性。
具体方法包括酸浸法、热处理法等。
2. 改性效果经过改性处理的粉煤灰,其表面活性得到提高,比表面积增大,更有利于吸附和中和作用。
同时,改性后的粉煤灰具有一定的稳定性,能够在酸性环境下长期发挥作用。
三、酸性矿井水处理1. 处理原理酸性矿井水处理主要利用改性后粉煤灰的吸附、中和及沉淀等作用。
粉煤灰中的铝、铁等金属氧化物具有较好的吸附性能,能够吸附水中的重金属离子和有机物;同时,其碱性成分能够中和酸性水,降低水的pH值。
2. 处理工艺将改性后的粉煤灰投入酸性矿井水中,通过搅拌、沉淀、过滤等工艺,使粉煤灰与水中的污染物充分接触,从而达到净化水质的目的。
四、实验结果与分析1. 实验方法本实验采用模拟酸性矿井水,对改性前后粉煤灰的处理效果进行对比。
通过测定处理前后水中重金属离子、有机物、pH值等指标,评价粉煤灰的改性效果及在酸性矿井水处理中的应用效果。
2. 实验结果实验结果表明,经过改性处理的粉煤灰在酸性矿井水处理中具有较好的效果。
改性后粉煤灰能够有效地吸附水中的重金属离子和有机物,降低水的pH值,使水质得到明显改善。
同时,改性后的粉煤灰具有良好的稳定性,能够在酸性环境下长期发挥作用。
3. 结果分析分析表明,改性后粉煤灰在酸性矿井水处理中的应用具有以下优点:一是能够降低处理成本,实现废弃物的再利用;二是能够提高处理效率,使水质得到明显改善;三是具有良好的稳定性,能够在酸性环境下长期发挥作用。
粉煤灰用于各种废水处理技术粉煤灰是一种多孔的松散固体集合物,是一种海绵状、中空的球形细小颗粒,其真密度:2000~2300kg∕m3,堆积密度:550-658kg∕m3,孔隙率:60%〜75%,氮吸附法测得的比表面积可达800~19500cm2∕g.粉煤灰的主要化学成分为Sio2、A12O3x Fe2O3,Cao及未燃烧的炭,还含有少量K、P、S、Mg等的化合物和Cu、Zn等的微量元素。
近年来,粉煤灰产量不断攀升。
预计到2023年,总累积堆存量将达到30亿吨左右。
如此大量的粉煤灰,如果仅仅是普通存放而并不加以特殊处理,除占据大片耕地良田外,其扬尘也会造成空气的严重污染,并且由于淋滤作用,排放地也会浸污地下水系,而灰浆排放到江河湖泊中也会阻塞污染河道,直接影响到水生物的生长,导致生态平衡的破坏。
因此,粉煤灰的有效利用不仅关系到中国煤炭产业、电力工业及相关工业的可持续发展问题,还对实现循环经济同样具有特别重要意义。
目前,我国粉煤灰的利用范围很广,涉及到了建筑、道路、农业、化工等众多领域。
本文就粉煤灰处理废水这一方面展开研究,为处理各种废水提供一种新思路。
1、粉煤灰处理废水的机理根据粉煤灰的理化性质,粉煤灰对废水中有害物质的去除主要是通过吸附、絮凝沉淀与过滤作用。
粉煤灰的比表面积大、表面能高,铝与硅等活性点比较多,具有较强的吸附能力,包括物理吸附与化学吸附。
物理吸附是由粉煤灰的多孔性与比表面积决定的。
比表面积越大,其吸附效果也就越好。
化学吸附主要取决于粉煤灰表面的大量Si-O-Si键、A1-O-A1键、极性分子产生偶极-偶极键的吸附,以及阴离子与粉煤灰中次生的带正电荷的硅酸铝、硅酸钙、硅酸铁之间形成离子交换或离子对的吸附。
除吸附除掉有害物质,粉煤灰的一些成分还能够和废水中的有害物质相互作用产生絮凝沉淀,与粉煤灰构成吸附-絮凝沉淀协同作用,如:氧化钙溶于水之后产生钙离子,钙离子能够和染料中的磺酸基相互作用形成磺酸盐沉淀,也能与氟离子相互作用形成氟化钙沉淀。
管廊两侧或单侧设排水明沟,明沟的宽度能满足清扫即可。
鉴于钢铁企业地下水道管廊一般长度较长,如明沟设置有坡度会导致集水坑过深,而平时管廊内仅有少量的水,因此管廊排水明沟可按平坡设置。
3.3管廊吊装孔设置除正常的检修进出口外,地下水道管廊顶板上应设置吊装孔,用于施工时管道及一些较大设备(如阀门、伸缩套筒接头等)的进出。
在主干管廊的直线段上每隔200m左右宜设置1个吊装孔,另外所有的支管廊上也应设置吊装孔,吊装孔应尽量靠近设备设置。
吊装孔尺寸以满足设备最大件或最大(长)管道的进出为好,通常水道管廊的长度不宜小于6米,宽度不宜小于1m。
吊装孔在管道和设备安装完毕后可外扣混凝土盖板封堵或与伸出地面做成通风井。
4结论综上所述,钢铁企业的地下水道管廊断面大而复杂且长度长,优化、设计工作十分复杂,要做到技术上可行、经济上合理,必须进行详细的设计和周密的计算。
参考文献1钢铁工业给水排水设计手册.北京冶金工业出版社2002,1.2室外排水设计规范GB50014-2006.3建筑给水排水设计规范GB50015-2003.4给水排水工程施工手册.北京中国建筑工业出版社,1994,5.—————————————△作者通讯处:201900上海宝山区铁力路2510号上海宝钢工程技术有限公司环保公用部E-mail:jinyabiao@baosteel.com"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""0引言粉煤灰是燃煤过程中产生的固体废弃物,具有多孔性,比表面积大,故有很好的吸附性能。
粉煤灰通过物理吸附,化学吸附,离子交换吸附,静电吸附,絮凝吸附,沉淀和过滤等作用去除废水中的污染物。
其中物理吸附和化学吸附起主要作用。
1粉煤灰表面改性粉煤灰的主要成分为SiO2,A12O3及Fe2O3,其总量占粉煤灰的85%左右。
碳粒(煤粉)在燃烧中由于气体的挥发和化学反应,形成表面多孔、形状复杂的焦状颗粒,比表面积约为(1.7~2.6)×10-3m2/g,其中大部分是玻璃球体,其余是结晶物质和未燃烬颗粒,形成一种空心颗粒与实心颗粒、多孔颗粒与规则颗粒、有机物质与无机物质相互混合的特殊粉体,其中,多孔玻璃体表面吸附化学活性最高。
决定粉煤灰潜在化学活性的因素主要是其中玻璃体含量、玻璃体中可溶性SiO2和Al2O3的含量及玻璃体的解聚能力,但粉煤灰具有致密的玻璃态结构和表面保护膜层,要提高粉煤灰的化学活性,就必须破坏表面三Si-Si三,三Si-Al三网络所构成的保护膜,使其内部可溶性SiO2和Al2O3的活性被释放出来[1]。
1.1粉煤灰火法活化改性改性粉煤灰的吸附机理及其在废水处理中的应用滕宗焕陈建中摘要粉煤灰是一种工业固体废弃物,经过改性活化处理后,吸附能力大大提高,应用于废水处理中,达到以废治废,实现资源可持续利用。
本文综述了粉煤灰表面改性及其吸附机理,目前国内外改性粉煤灰在废水处理中的应用现状和存在的问题。
关键词改性粉煤灰吸附机理废水处理火法改性是将粉煤灰与助熔剂(Na2CO3)按一定比例混合,在200 ̄850℃的高温下熔融,使粉煤灰分解:主要反应应为:Na2CO3!Na2O+CO2"……(1)Na2O+SiO2!Na2SiO3"……(2)3Na2O+4SiO2![3Al2O3・2SiO2]……!3[Na2O+Al2O3・2SiO2]……(3)6Na2O+4SiO2+[3Al2O3・2SiO2]……!3[2Na2O・Al2O3・2SiO2]……(4)然后与NaOH溶液混合,经一系列的化学反应,生成类沸石:Na-P型沸石(Na3Al3Si3O16.6H2O)和Y型沸石(Na2.06Al2Si3.8O11.63.8H2O)。
由X射线衍射图(图1,图2)可知:粉煤灰颗粒由原来的圆滑状变成棱角状集合体。
在高温和助熔剂的作用下,SiO2和Al2O3的结合键大大减弱,导致晶相结构的破坏,玻璃体熔融生成新物质,也称为“类沸石”。
类沸石的类型与碱溶液有关,吸附性能与焙烧温度有关。
1.2粉煤灰酸性活化改性由电镜扫面图(图3,图4)可知:原状粉煤灰颗粒表面比较光滑致密,经酸处理后,粉煤灰颗粒表面变得粗糙,颗粒表面出现很多大的孔洞[2]。
经酸处理后的粉煤灰释放出大量的Al3+和Fe3+,能有效降低或消除水中悬浮颗粒的电位,使悬浮颗粒脱稳,同时经酸处理的粉煤灰颗粒表面形成许多凹槽和孔洞,能加强吸附这些脱稳的胶体颗粒。
经酸处理后的粉煤灰中含有Al2(S04)3、FeC13、A1C13、Fe2(SO4)3、FeSO4、H2SiO3等成份。
这些物质中,特别是硅酸凝胶的存在,能够捕捉悬浮颗粒,起到混凝吸附架桥作用。
另外,改性粉煤灰中的水解物质水解时能形成许多复杂的络合物,这些络合物不断发生缩聚反应,逐渐形成高分子聚合物。
随着缩聚反应的不断进行,聚合物的电荷不断升高,更有利于吸附废水悬浮的胶体杂质。
在混凝搅拌过程,粉煤灰悬浮于不断产生络合物的废水中。
由于粉煤灰颗粒的吸附性,使许多络合物和高分子聚合物将粉煤灰颗粒包裹在中间,形成一个较大的悬浮体。
当停止搅拌时,这些包含有粉煤灰颗粒的悬浮体由于容重较大会迅速沉降[3]。
1.3粉煤灰氧化钙活化改性石灰与粉煤灰的反应,生成了新物质。
其重要的反应为:mCa(OH)2+nSiO2+yH2O=(CaO)m(SiO2)n(H2O)y+mmCa(OH)2+xAl2O3+yH2O=(CaO)m(Al2O3)x(H2O)y+mmCa(OH)2+xAl2O3+nSiO2+yH2O=(CaO)m(SiO2)n(Al2O3)x(H2O)y+m生成的水合硅铝酸盐不仅增大了比表面积.同时还具有了高持水性能,保持钙基表面吸附湿润。
这些水合盐均为粗大纤维状凝胶体,相互交叉构成空间结构,比表面积也成为100~300m2/g,提高了其表面化学活性。
CaO处理后的粉煤灰其表面形成了类似棉质絮状物质,并产生了空洞,增加了粉煤灰颗粒的比表面积。
1.4粉煤灰聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)活化改性PDMDAAC是带有大量正电荷的阳离子絮凝剂,沉降性很好,粉煤灰经PDMDAAC改性处理后,粉煤灰表面电性由负变为正。
由电镜扫面图(图5,图6)PDMDAAC改性粉煤灰后,粉煤灰的表面更加凹凸不平,PDMDAAC的部分包裹在粉煤灰表面,甚至有一部分进入粉煤灰的孔隙内部,粉煤灰表面呈疏松网络结构,比表面积成倍增大,表面能增强,亲水性增强。
而且粉煤灰起到了助凝剂的作用,有利于絮体的增大和沉降。
处理后的废水在较短的时间内达到澄清[5]。
1.5其他改性剂活化改性碳酸钠活化改性粉煤灰:Na2CO3作为碱性激发剂改性后,对粉煤灰中的硅酸盐玻璃网络结构具有直接的破坏作用,可以释放出内部可溶的SiO2和Al2O3,将网络高聚体解聚成低聚度硅酸盐胶体物,颗粒变得多孔,体积增大,呈膨松态,比表面积增大,提高了粉煤灰的吸附混凝性能,改性后的粉煤灰在废水处理过程中起到了高效的吸附混凝作用。
硫化铁,氯化钠与酸等共同活化改性:改性后的主要成分是其主要成分为Fe3+、A13+、C1-和C,次要成分为Ca2+和Mg2+。
由于改性粉煤灰中含有大量的Fe3+和A13+,具有较高的正电荷,能有效地降低或消除废水中悬浮胶粒的Zata电位,使废水中的悬浮胶粒脱稳;另外,这些物质水解后还可形成许多复杂的多核络合物,并随着缩聚反应的不断进行,聚合物的电荷不断升高,这也有利于吸附悬浮的胶体杂质,显示其较好的絮凝功能;粉煤灰中含有较多的碳,这部分残碳本身就类似于活性炭,通过用酸在较高温度下浸提后,其表面和微孔内就变得更加粗糙,比表面积显著增加,即粉煤灰通过改性后其表面被活化。
此外,溴化十六烷基三甲胺(CTMAB)活化后的粉煤灰Zeta电位发生了变化,利用静电吸附作用可以有效的吸附阴离子型废水;水泥活化时利用其释放出来的Ca(OH)2,能很好的破坏粉煤灰中的玻璃体网络结构,提高其化学吸附的能力;铁盐,铝盐活化,增加了粉煤灰中Fe3+,Al3+的成分,从而提高了粉煤灰的絮凝吸附效果;氯化钠活化,打开粉煤灰中Si-Al键,溶出硅铝,活性点增多,吸附能力增强。
2改性粉煤灰的吸附规律国内外许多研究结果表明,粉煤灰与吸附质之间的物理吸附符合Freundlich吸附等温式,即lgq0=lgkf+1/nlgC(q0为平均吸附量,c为平衡浓度,kf,1/n为经验常数)。
有关研究表明:改性粉煤灰与吸附质之间既有符合Freundlich吸附等温式规律的也有符合Langmair吸附等温式规律的。
王代芝[7]等用氧化钙活化改性粉煤灰处理酸性染料废水的吸附等温式为:lgq0=-0.2629+0.2793lgC;朱洪涛[8]用氢氧化钙活化改性粉煤灰处理活性艳兰染料废水的吸附等温式为:lgq0=0.25+0.0.71lgC;张信[9]等经过亚铁盐活化粉煤灰后处理含磷水的吸附等温线为:lgq0=0.1807+0.2114lgC。
一般Freundlich吸附等温式中1/n值在0.1~0.5时吸附易于进行,大于2时吸附难于进行,kf越大,吸附能力越强。
从上面的例子可以看出,1/n小于2,改性粉煤灰主要通过物理吸附去除污染物。
Langmuir认为固体表面由大量的吸附活性中心点构成,吸附只在这些活性中心点发生,活性中心的吸附作用范围大致为分子大小,每个活性中心只能吸附一个分子,当表面吸附活性中心全部被占满时,吸附量达到饱和值,在吸附剂表面上分布被吸附的单分子层[10]。
Langmuir吸附等温式为:Ce/qe=a/qe0+Ce/qe0(qe为达到任一平衡状态时的吸附量,mg/g;qe0为饱和吸附量,mg/g;Ce为溶液的平衡浓度,mg/L;a为与吸附有关的常数)。
胡巧开[11]等用CTMAB活化改性粉煤灰处理甲基对硫磷废水研究表明,吸附等温式:Ce/qe=0.848+0.0802Ce;于晓彩[12]等用酸活化粉煤灰后处理非离子表面活性剂研究表明:吸附等温式Ce/qe=8.2717+0.0415Ce;杨林锋[13]等用酸活化粉煤灰后处理含磷废水发现:吸附等温式为:Ce/qe=0.0554+0.0933Ce;周珊[14]等用铁铝盐活化粉煤灰后处理含油废水发现其吸附等温式为:Ce/qe=0.00742+0.032Ce。