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改性粉煤灰对甲基橙的吸附及再生性能研究

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DOI:10.3969/j.issn.100320972.2010.01.037改性粉煤灰对甲基橙的吸附及再生性能研究曹书勤3,金春雪,刘文静

(信阳师范学院化学化工学院,河南信阳464000)/摘　要:用浓度为2.0mol/L的盐酸,在常温、酸灰质量比为1∶3的条件下对粉煤灰进行改性,改性后作为废水中甲基橙的吸附剂.当改性粉煤灰用量为50g/L、温度为30℃、pH值为4时,甲基橙的去除率为98%

左右.用0.1mol/L的A12(SO4)3对吸附后的粉煤灰进行再生实验,效果良好.再生粉煤灰对甲基橙的去除率仍能达到95%.

关键词:酸改性粉煤灰;甲基橙;吸附;再生中图分类号:TQ424.24 文献标志码:A 文章编号:100320972(2010)0120144204

StudyontheAbsorptionandRegenerationforMethylOrangebytheModifiedFlyAshCAOShu2qin3,JINChun2xue,LIUWen2jing(CollegeofChemistryandChemicalEngineering,XinyangNormalUniversity,Xinyang464000,China)Abstract:Theuseofmodifiedflyashabsorbingthemethylorangeoflaboratorialwastewaterhasbeenstudied.Themodifiedflyashwaspreparedwhentheconcentrationofhydrochloricacidwas2.0mol/L,modifiedtemperaturewasat25℃andaciddivisionmodificationofflyashwas1∶3.Theresultsshowthat,theabsorptionrateofmethylor2angewasabout98%whentheamountofflyashwas50g/LandpHvaluewas4atthetemperatureof30℃.Theeffectswasfavorableandtheabsorptionrateofmethylorangecanstillreachtoabout95%whenusingtheregenerativemodificationflyashwhichwaspreparedbythe0.1mol/Laluminumsulfale.Keywords:modificationflyash;methylorange;adsorption;regeneration

0　引言粉煤灰是火力发电厂排放的固体废弃物,又称“飞灰”,它量大面广、细而轻,不便于收集、排放、运输和储运.其主要成分为SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO等.由于表面结构致密,使其直接用于废水处理时吸附效率低,这样就必然会带来处理时因投放量大而导致的后续处理工作繁琐、劳动量增大等问题,因此限制了原粉煤灰在水处理中的大规模应用[1].实验证明,对粉煤灰进行不同类型的改性可

改善或提高其吸附性能.近年来,国内外关于改性粉煤灰处理废水的实验研究很多,主要集中在改性剂种类、改性及吸附条件的选择方面[2],有关机

理、吸附剂再生等方面的报道所见较少.本实验用盐酸为改性剂制得改性粉煤灰,并以此处理含甲基橙的模拟废水,吸附后的粉煤灰可用A1

2(SO4)3

进行再生.通过对改性、吸附、再生条件的确定,探讨其改性、再生机理等问题,以期能达到以废治废、最终实现粉煤灰资源的循环利用.

1　实验部分1.1　原料的组成实验原料粉煤灰采自信阳华豫电厂,其化学成分的质量分数(%)为:Si0

254.20,Al2O326.30,

Fe2O36.30,CaO2.79,K2O1.03,TiO20.77,Na2O0.26,SO30.71.1.2　试剂与仪器盐酸,分析纯,信阳市帝昊化工有限公司;甲基橙,分析纯,北京化工厂;硫酸铝,分析纯,北京化工厂.

D8advanc型X2射线粉末衍射仪,德国Bruker

　收稿日期:2009209216;修订日期:2009211217;3.通讯联系人,E2mail:xycshq@163.com

　基金项目:河南省科技攻关项目(20060012)　作者简介:曹书勤(19622),女,河南邓州人,教授,主要从事非金属材料研究.

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信阳师范学院学报:自然科学版JournalofXinyangNormalUniversity

第23卷　第1期　2010年1月NaturalScienceEditionVol.23No.1Jan.2010公司;IR100/200红外光谱仪,北京纳克分析仪器有限公司;JJ21定时电动搅拌器,江苏金坛市中大仪器厂;电子恒温水浴锅,北京伟业仪器有限公司;TH2282型恒温振荡器,江苏大仓医疗器械厂;723OG紫外可见分光光度计,上海精密科学仪器有限公司.1.3　实验方法1.3.1　酸改性粉煤灰混凝剂的制备取165g粉煤灰置于1000mL的烧杯中,加入750mL浓度为2.0mol/L的盐酸溶液,常温下搅拌反应3h左右.反应后的粉煤灰和浸取液一起烘干碾碎即得改性粉煤灰.1.3.2　粉煤灰结构表征利用X2射线衍射仪(扫描速度为8°/minCuKα,辐射λ=0.15418nm)和红外光谱仪分析粉煤灰的晶相结构及表面—OH、Si—O—Si等基团酸改性后的变化情况1.3.3　粉煤灰对废水的处理在250mL的锥形瓶中加入自制、浓度为15.3612mg/L的甲基橙模拟废水100mL,在不同的粉煤灰用量、震荡时间、pH值及不同吸附温度下进行吸附处理,过滤后取上层清液,用分光光度法于464nm处测定残余甲基橙的浓度,计算甲基橙去除率:去除率(%)=(C0-C1)/C0×100%,式中:C0为吸附前甲基橙浓度;C1为吸附后甲基橙浓度.1.3.4　吸附剂的再生在2个250mL的锥形瓶中各加入100mL浓度为15.3612mg/L的甲基橙模拟废水溶液,再分别加入5g原粉煤灰和5g改性粉煤灰,震荡吸附后滤去上层清液,向滤渣中加入一定量0.1mol/LA12(SO4)3溶液,震荡过滤后的滤饼用水洗涤后烘干碾碎,即得再生粉煤灰吸附剂.2　结果与讨论2.1　改性前后粉煤灰结构表征2.1.1　X2射线衍射分析由图1可知,特征峰强度大的莫来石(Al6Si2O13)、石英(SiO2)、赤铁矿(Fe2O3)相在酸改性前后2θ角都没有改变,这说明改性后粉煤灰中的晶态相结构没有改变.但玻璃体或无定形非晶态成分的衍射峰(2θ=17°～30°的凸起部分)在改性后明显增高,这说明改性后粉煤灰的非晶态物质含量增多了.非晶态物质一般包含玻璃体,无定形二氧化硅、三氧化二铝等[3].由此可知,粉煤灰改

性后其玻璃体、无定形非晶态成分含量的增加是其吸附性能提高的主要原因之一.

图1　改性前后粉煤灰的XRD图Fig.1BeforeandaftermodificationoftheXRDanalysisofflyash2.1.2　红外光谱分析由图2可知,和原粉煤灰相比,改性粉煤灰在3650～3100cm-1之间、由羟基伸缩振动产生的吸

收峰强度明显提高,说明改性后粉煤灰微粒表面羟基含量增加了.因为在酸改性过程中,颗粒表面的活性质点逐渐被激发,在HCl的连续作用下,粉煤灰微珠表面致密层被破坏,其内部高活性、多孔、海绵体、无定形成分及活性较高的内核逐渐溶出,与HCl发生了化学反应:FA+nHCl=SixOy(OH)n

(FA为粉煤灰)生成表面含有大量羟基的硅酸盐

组分,新组分表面带负电,对带正电的甲基橙的吸附活性较高.

图2　改性前后粉煤灰的FTIR图Fig.2BeforeandaftermodificationoftheFTIRanalysisofflyash另外,经酸改性的粉煤灰表面状况发生了很大的变化,其表面或微孔变得更加粗糙,比表面积显著

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曹书勤,等:改性粉煤灰对甲基橙的吸附及再生性能研究增大,为吸附创造了良好的介面条件,此时的粉煤灰同时具有化学絮凝和高效吸附的双重功能[4].2.2　吸附条件对吸收率的影响2.2.1　吸附剂用量的影响当废水pH为4、吸附温度为30℃、搅拌时间为30min时,考察原粉煤灰及改性粉煤灰用量对甲基橙去除率的影响.结果见图3.图3　吸附剂用量对去除率的影响Fig.3TheinfluenceofflyashconsumptiononMethylorangeremoval由图3可知,随着粉煤灰用量的增加,对甲基橙去除率也逐渐增大.当改性粉煤灰用量为30g/L时,去除率已达到90%以上;而未改性粉煤灰用量为70g/L时,去除率才能达到80%.原因是改性后的粉煤灰生成大量非晶态活性组分,活性成分的增加使粉煤灰吸附能力增加,因此水处理时的用量就减少了.当改性粉煤灰用量超过30g/L后,随用量的增加去除率增加的幅度变缓,当用量50g/L时,去除率达到最大值98%,以后几乎不变,表明此时吸附已达饱和.所以,改性粉煤灰最佳用量应为50g/L,而原粉煤灰的最佳用量是70g/L,相应的去除率只有80%.2.2.2　废水pH值的影响当吸附温度为30℃、粉煤灰用量分别为50g/L、搅拌时间30min时,考察pH对甲基橙去除率的影响.结果见图4.由图4可知pH值对改性粉煤灰对甲基橙的去除率影响较大.当pH值小于2时去除率较低,随着pH值的升高去除率逐渐增大,当pH从2变化到4时,去除率从46.7%突跃到98%,以后又逐渐降低.这是因为甲基橙在酸性条件下正电荷,改性后的粉煤灰的活性组分与盐酸反应生成了含有大量带负电的羟基等基团,这些负电荷为甲基橙的吸附提供了更多的吸附电位,但这些负电荷是随着pH值的增大而增加的,因此二者就出现了矛盾:强酸性条件下,尤其当pH值小于2时,那些负电基团会与氢离子结合而使吸附剂表面失去电荷,甚至多余的氢离子会使吸附剂表面带上和甲基橙溶液相同的正电荷,不利于吸附的进行;而在碱性条件下,一方面Al3+与Fe3+与大量OH-反应生成Al(OH)3、Fe(OH)3等絮凝体,加快沉淀速度,使

去除率提高,但同时又使甲基橙溶液带负电荷而降低去除率.实验证明吸附的最佳pH条件应为4,此时去除率达最大.

图4　pH对去除率的影响Fig.4TheinfluenceofpHvalueonMethylorangeremoval2.2.3　振荡时间的影响当废水pH值为4、吸附温度为30℃、粉煤灰用量50g/L时,考察振荡时间对去除率的影响.结果见图5.

图5　时间对去除率的影响Fig.5TheinfluenceofstirringtimeonMethylorangeremova由图5可知,改性粉煤灰在吸附时间为20min

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硅藻土改性及其吸附性能的研究

硅藻土改性及其吸附性能的研究

第51卷第7期 辽 宁 化 工 Vol.51，No. 7 2022年7月 Liaoning Chemical Industry July，2022基金项目： 陕西省大学生创新创业训练项目（项目编号：S202113679011）。

收稿日期： 2021-01-18硅藻土改性及其吸附性能的研究张婕，刘芸飞，郭月聪（西安建筑科技大学华清学院， 陕西 西安 710043）摘 要：对硅藻土进行酸洗改性、钡盐沉积改性、溴化十六烷基三甲胺改性，探讨了改性硅藻土作为吸附剂对甲基橙染料的吸附影响。

实验结果发现：在酸洗改性中，当溶液pH=2、硅藻土投放量5 g、吸附时间为70 min，改性硅藻土对甲基橙溶液的去除率达到最佳；在钡盐沉积改性中，当溶液pH=2、钡盐质量浓度为0.15 mol ·L -1、振荡时间为60 min，改性硅藻土对甲基橙溶液的去除率达到最佳；在溴化十六烷基三甲胺改性中，当溶液pH=2、改性硅藻土投入量为0.07 g、吸附时间为2 h 的情况下，改性硅藻土对甲基橙的去除率达到最高。

关 键 词：硅藻土；有机改性；无机改性中图分类号：TQ314.259 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2022）07-0893-05硅藻土主要成分为SiO 2，是一种生物成因的硅质沉积岩，且内部有大量有序排列的微孔结构，比表面积大、化学性质稳定、故其吸附性强，由于自身存在硅羟基，易解离带负电性的氢离子，所以对带正电荷物质吸附能力较强。

因此，使用硅藻土处理染色剂污水有较好的前景[1]。

我国硅藻土主要来自于吉林、云南、四川等地，产量位居世界第四，虽然我国硅藻土产量雄厚，但是其纯度不高，天然硅藻土表面富含多种杂质，使得它的吸附能力大大降低。

因此出现了我国储备含量丰富，但硅藻土行业的发展却还处于资源附加值较低的现状，所以研究硅藻土的改性具有十分重要的意义[2]。

1 实验方案 1.1 实验药品硅藻土 吉林省临江市圣迈硅藻土功能材料有限公司；甲基橙 国药集团化学试剂有限公司；盐酸成都市科隆化学品有限公司；氢氧化钠 国药集团化学试剂有限公司；硫酸 国药集团化学试剂有限公司；溴化十六烷基三甲胺 天津市大茂化学试剂厂；氯化钡 天津市北联精细化学品开发有限公司；硫酸钠广东光华科技股份有限公司。

微波-酸改性粉煤灰对Cu2+的吸附性能研究

微波-酸改性粉煤灰对Cu2+的吸附性能研究

微波-酸改性粉煤灰对Cu2+的吸附性能研究殷福龙;杜志超【期刊名称】《非金属矿》【年(卷),期】2018(041)004【摘要】为探讨微波-酸改性粉煤灰对Cu2+吸附性能的影响,针对粉煤灰的最佳改性条件和不同投放环境下Cu2+吸附性能进行研究.结果表明,在正交试验下,粉煤灰最佳改性条件为:HCl浓度2 mol/L、浸渍时间60 min、HCl用量5 mL/g、微波功率600 W、微波时间9 min,改性粉煤灰对水中Cu2+的去除率可达92.56％;改性粉煤灰在pH值为6,投加量为12 g/L时,对含有Cu2+的溶液吸附效果最佳;根据等温吸附模型可知,改性粉煤灰对Cu2+初始质量浓度在20～40 mg/L去除效果最好,最高可达95.41％,且反应为放热过程.Langmuir模型能很好地描述微波-酸改性粉煤灰对Cu2+的吸附过程,理论饱和吸附量为10.53 mg/g,RL小于1,说明试验条件均有利于吸附的进行.【总页数】3页(P96-98)【作者】殷福龙;杜志超【作者单位】辽宁工程技术大学土木工程学院, 辽宁阜新 123000;辽宁工程技术大学土木工程学院, 辽宁阜新 123000【正文语种】中文【中图分类】TD923【相关文献】1.微波辅助酸改性粉煤灰对砷酸根吸附性能研究 [J], 曹书勤;金春雪;缑星2.混酸改性粉煤灰对罗丹明B模拟废水的吸附性能研究 [J], 张保柱;康旭珍3.微波辅助酸改性粉煤灰对镉的吸附性能研究 [J], 伍昌年;凌琪;唐玉朝;许阳春;陈倩倩;毛诗琴;袁晶晶4.微波辅助酸改性粉煤灰对活性艳红的吸附性能研究 [J], 曹书勤;薛灵芬;缑星;王甜甜;孙路平5.壳聚糖交联酸改性粉煤灰的制备及对Mn^(2+)的吸附性能研究 [J], 刘德汞;钟黎;杨自成;缑星;曹书勤因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

《粉煤灰的改性及用于酸性矿井水处理的研究》

《粉煤灰的改性及用于酸性矿井水处理的研究》

《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，其处理和利用成为了环境保护和资源再利用的重要课题。

而酸性矿井水作为一种常见的工业废水，其处理同样受到了广泛关注。

本文旨在研究粉煤灰的改性及其在酸性矿井水处理中的应用，以期为环境保护和资源再利用提供新的思路和方法。

二、粉煤灰的改性研究1. 粉煤灰的基本性质粉煤灰是燃煤电厂排放的一种固体废弃物，主要由硅、铝、铁等元素的氧化物组成。

其具有多孔性、比表面积大、化学活性高等特点，使得粉煤灰具有较大的改性潜力。

2. 改性方法本文采用的改性方法主要包括物理改性和化学改性。

物理改性主要通过球磨、烘烤等方法改变粉煤灰的物理性质；化学改性则通过添加化学试剂，如碱、酸等，改变粉煤灰的化学性质。

3. 改性效果经过改性的粉煤灰，其表面活性、吸附性能、离子交换性能等均有所提高，为后续的酸性矿井水处理提供了良好的基础。

三、粉煤灰在酸性矿井水处理中的应用1. 酸性矿井水特点酸性矿井水通常含有大量的重金属离子、酸性物质以及其他有害物质，对环境造成严重污染。

2. 粉煤灰处理酸性矿井水的原理粉煤灰处理酸性矿井水的原理主要基于其吸附性能和离子交换性能。

改性后的粉煤灰能够吸附水中的重金属离子，同时通过离子交换过程降低水的酸度。

3. 处理过程及效果将改性后的粉煤灰投入酸性矿井水中，经过搅拌、沉淀、过滤等过程，可以有效去除水中的重金属离子和降低酸度。

实验结果表明，经过粉煤灰处理的酸性矿井水，其水质明显改善，达到了国家排放标准。

四、结论本文研究了粉煤灰的改性及其在酸性矿井水处理中的应用。

通过物理和化学改性，提高了粉煤灰的表面活性、吸附性能和离子交换性能，使其在酸性矿井水处理中发挥了重要作用。

实验结果表明，经过粉煤灰处理的酸性矿井水，其水质得到了明显改善，达到了国家排放标准。

这为环境保护和资源再利用提供了新的思路和方法。

五、展望尽管本文取得了一定的研究成果，但仍有许多问题需要进一步研究和探索。

粉煤灰镧改性吸附水中磷的性能研究

粉煤灰镧改性吸附水中磷的性能研究

粉煤灰镧改性吸附水中磷的性能研究
梁旭华;石家豪;韩非
【期刊名称】《粉煤灰综合利用》
【年(卷),期】2024(38)1
【摘要】将粉煤灰与碳酸钾混合后焙烧,再浸渍硝酸镧,制备出镧改性粉煤灰(La-FA)。

通过多种手段对La-FA进行了表征,并研究了其对含磷废水的吸附性能。

结果表明:La-FA表面形成许多孔隙,具有更多吸附位点和羟基官能团,硅和铝含量的增加。

La-FA零点电位的pH值为5.8。

当水中磷的质量浓度为30 mg/L、温度为20℃、pH为4.1时,投加2 g/L的La-FA且吸附时间为20 min时,磷去除率可达98%,吸附量为24.13 mg/g。

La-FA对磷的吸附过程可分为三个阶段,符合Langmuir等温吸附模型和拟二级吸附动力学模型。

吸附过程是自发进行的,且为吸热反应,吸附机理为离子交换。

【总页数】5页(P13-17)
【作者】梁旭华;石家豪;韩非
【作者单位】唐山市市政建设总公司;河北工业大学
【正文语种】中文
【中图分类】X703
【相关文献】
1.改性粉煤灰去除水中磷及吸附机理研究
2.铁-镧系合金吸附剂对水中磷的吸附性能研究
3.镧改性粉煤灰地质聚合物泡沫材料吸附含磷废水研究
4.改性膨润土吸附
剂的制备与性能研究及其吸附水中磷的研究5.镧负载纤维素水凝胶多级串联吸附柱回收二沉池出水中磷的性能及机制研究
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