導航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 環(huán)境保護論文>>正文

改性粉煤灰吸附處理含鉛廢水試驗研究

文檔作者：高玉紅，辛景，梁亞男，中麗英文檔來源：邯鄲學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年06月14日
下載地址：點擊這里	文件大?。?205.47 KB 共4頁	文檔格式： PDF	下載點數(shù)： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內(nèi)容預覽 [文件共4頁]

本文件共4頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?05.47 KB 共4頁文件格式：PDF 下載點數(shù)：1 點（VIP會員免費）

上一篇：固體廢棄物鉻渣的無害化資源化新工藝研究

文本預覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

第34卷第2期(總第140期)
2015年4月
濕法冶金
Hydrometallurgy of China
V01．34 No．2(Sum．140)
Apr．2015
改性粉煤灰吸附處理含鉛廢水試驗研究
高玉紅，辛景，梁亞男，中麗英
(邯鄲學院化學化工與材料學院，河北邯鄲056005)
摘要：分別用堿、酸、高溫、超聲波和助溶劑對粉煤灰進行改性，探討其改性機制，對每種改性粉煤灰吸附處理
含鉛廢水進行研究。試驗結(jié)果表明：5種方法都可改性粉煤灰，但堿改性效果最好；用堿改性粉煤灰吸附處理
含鉛廢水，最佳吸附時間為40 min，適宜吸附溫度為20℃，適宜廢水pH一7．0，吸附過程符合Freundich等溫
式和Langmuir等溫式。
關鍵詞：粉煤灰；改性；廢水；鉛；吸附
中圖分類號：X703 文獻標志碼：A 文章編號：1009—2617(2015)02—0157—04
DOI：10．13355／j．cnki．sfyi．2015．02．20
粉煤灰是燃煤電廠煤燃燒后的灰燼，簡稱飛
灰(fly ash)。我國粉煤灰每年產(chǎn)生1．2億t[1’2]，
對空氣、土壤和淡水都有一定影響口]。粉煤灰的
比表面積較大，有很多Al、Si活性點，像活性炭一
樣具有很好的吸附性能。吸附1次后的粉煤灰不
需要再生，可直接用于生產(chǎn)水泥等，所以，粉煤灰
在廢水處理方面已得到廣泛研究。E4-5]
試驗采用5種方法對粉煤灰進行改性，然后
用改性粉煤灰對模擬含鉛廢水進行吸附處理，以
期篩選出最有效的改性方法，為粉煤灰在水處理
領域中的應用提供參考依據(jù)。
1試驗部分
1．1材料和儀器
模擬含鉛廢水：用硝酸鉛配制，鉛質(zhì)量濃度為
100 mg／L。
粉煤灰：取自邯鄲某發(fā)電廠，其成分主要有
SiOz、A1z Os、Fez 03、CaO、未燃盡的碳，少量
MgO、Na20、K20等。
主要儀器：火焰原子吸收光譜儀，數(shù)字超聲波
清洗儀，電熱恒溫干燥箱，PHS-P1型酸度計，馬
弗爐，磁力攪拌器等。
1．2粉煤灰的改性
1)堿改性：取研磨粉煤灰10 g，與一定濃度的
氫氧化鈉溶液按1：10的質(zhì)量體積比混合，在磁
力攪拌器上攪拌40 min，過濾后得到改性粉煤
灰，在80℃烘箱中烘干后再研磨，制得堿改性粉
煤灰。
2)酸改性：取研磨粉煤灰10 g，與一定濃度的
硫酸溶液按1：10的質(zhì)量體積比混合，在磁力攪
拌器上攪拌40 min，過濾后得改性粉煤灰，在80
℃烘箱中烘干后再研磨，制得硫酸改性粉煤灰。
3)超聲改性：取研磨粉煤灰10 g，加入100
mL二次蒸餾水，得到粉煤灰懸浮液，放入超聲波
振蕩器中，在30℃、振蕩頻率100％條件下振蕩
一定時間后過濾，在80℃烘箱中烘干后再研磨，
制得超聲波改性粉煤灰。
4)高溫改性：取研磨粉煤灰6 g，放人馬弗爐
中，在400℃下焙燒一定時間后冷卻至室溫，制得
高溫焙燒改性粉煤灰。
5)助溶劑改性：用無水碳酸鈉作助溶劑，按一
定比例與粉煤灰混合后放人馬弗爐中焙燒1 h，
取出后冷卻至室溫，制得碳酸鈉改性粉煤灰。
1．3吸附試驗
取5種改性粉煤灰各0．3 g加入到燒杯中，
分別加入50 mL模擬廢水，在磁力攪拌器上攪拌
40 min后過濾，測定濾液中鉛離子質(zhì)量濃度，計
算鉛吸附率。
1．4分析方法
采用火焰原子吸收光譜法(北京普析通用儀
收藕日期：2014—06—29
作者簡介：高玉紅(1976一)，女，河北景縣人，碩士，副教授，主要從事污水處理與控制的研究與教學工作。
萬方數(shù)據(jù)
· 158 · 濕法冶金2015年4月
器有限責任公司TAS-986)測定溶液中鉛離子質(zhì)
量濃度。
2試驗結(jié)果與討論
2．1 堿濃度對改性粉煤灰吸附鉛離子的影響
由圖l看出，NaOH濃度對粉煤灰的性能影
響較大：NaOH濃度為3 mol／L時，改性粉煤灰
的吸附性能最好，吸附率為99．60％。用Na0H
改性過程中，溶液中的OH一使粉煤灰的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)
發(fā)生改變，提供了更多的活性位點，并且增大了粉
煤灰的比表面積，使粉煤灰的吸附性能大大提高；
NaOH濃度大于3 mol／L后，OH一濃度過高，開
始與粉煤灰表面的Si和Al結(jié)合，導致粉煤灰吸
附能力下降。
NaOH濃度／(tool·L1)
圖1 NaOH濃度對改性粉煤灰吸附鉛離子的影響
2．2硫酸濃度對改性粉煤灰吸附鉛離子的影響
由圖2看出：改性粉煤灰的吸附能力隨硫酸
濃度增大而增大，當硫酸濃度為4 mol／L時，吸附
率達93．82％；雖然再增大硫酸濃度，改性粉煤灰
的吸附能力還可提高，但提高幅度較小，而且硫酸
濃度過大會增加成本。所以，最佳硫酸濃度確定
為4 mol／L。
圖2硫酸濃度對改性粉煤灰吸附鉛離子的影響
2．3超聲波對改性粉煤灰吸附鉛離子的影響
從圖3看出，超聲波對改性粉煤灰的吸附能
力影響不大，超聲改性30～110 min，粉煤灰對鉛
離子的吸附率在53％～55％之間，變化不大。該
粉煤灰屬于一級灰，顆粒粒徑很小，超聲波無法再
將其擊碎，所以吸附能力提高幅度不大。
圖3超聲波對改性粉煤灰吸附鉛離子的影響
2．4高溫焙燒對改性粉煤灰吸附鉛離子的影響
由圖4看出，高溫焙燒對粉煤灰的吸附能力
有一定提升作用：焙燒1 h的粉煤灰對鉛離子的
吸附率最大；隨焙燒時間延長，吸附率反而降低。
高溫焙燒使粉煤灰表面的水分蒸發(fā)，更多活性位
點裸露出來，可以吸附更多的鉛離子；而長時間的
高溫焙燒會導致粉煤灰的孔洞結(jié)構(gòu)被破壞[4]，活
性位點減少，從而導致吸附能力下降。
圖4高溫焙燒對改性粉煤灰吸附鉛離子的影響
2．5助溶劑對改性粉煤灰吸附錯離子的影響
由圖5看出：加助溶劑改性粉煤灰，在助溶劑
和粉煤灰的質(zhì)量比為3：5時，改性粉煤灰對鉛離
子的吸附能力最強，鉛離子吸附率達97．26％；繼
續(xù)增加二者質(zhì)量比，鉛離子吸附率降低。這是由
于助溶劑在高溫焙燒條件下與粉煤灰發(fā)生熔
融[6]，構(gòu)成一個整體，隨二者質(zhì)量比增大，粉煤灰
比表面積變小，吸附能力降低。
萬方數(shù)據(jù)
第34卷第2期高玉紅等：改性粉煤灰吸附處理含鉛廢水試驗研究·159·
圖5助溶劑對改性粉煤灰吸附鉛離子的影響
2．6堿改性粉煤灰對廢水中鉛離子的吸附
2．6．1溫度對堿改性粉煤灰吸附鉛離子的影響
取堿改性粉煤灰0．3 g，加入50 mL模擬廢
水，放到磁力攪拌器上，在不同溫度下攪拌40
min后過濾得清液，測定清液中鉛離子質(zhì)量濃度，
計算鉛離子吸附率。試驗結(jié)果如圖6所示。
圖6吸附溫度對堿改性粉煤灰吸附鉛離子的影響
由圖6看出，隨溫度升高，改性粉煤灰的吸附
能力降低。因為吸附過程中放熱，隨溫度升高，平
衡逆向移動，使改性粉煤灰吸附能力下降，所以確
定在常溫下吸附即可。
2．6．2 廢水p}I對堿改性粉煤灰吸附鉛離子的
影響
取5份0．3 g氫氧化鈉改性粉煤灰，分別加
入50 mL模擬廢水，用硫酸和氫氧化鈉調(diào)溶液
pH，磁力攪拌，20℃下攪拌吸附40 rain后過濾得
清液，測定清液中鉛離子質(zhì)量濃度，計算吸附率。
試驗結(jié)果如圖7所示?？梢钥闯觯芤簆H對堿改
性粉煤灰吸附鉛離子有較大影響：隨pH增大，鉛
離子吸附率提高；溶液呈酸性時，鉛離子吸附率較
低，這可能是氫離子與鉛離子競爭吸附所致；溶液
pH達5．0后，吸附率雖有提高，但提高幅度不大。
堿性條件可以提高粉煤灰的吸附能力陰，原因可能
是OH一能夠進一步激活粉煤灰的活性點，并使鉛
離子產(chǎn)生沉淀，從而使粉煤灰吸附能力更強‘61。
圖7 廢水pl{對堿改性粉煤灰吸附鉛離子的影響
2．6．3吸附時間對堿改性粉煤灰吸附鉛離子的
影響
取5份0．3 g堿改性粉煤灰，分別加入50
mL模擬廢水，常溫下，調(diào)節(jié)pH一7．0，磁力攪拌
不同時間后過濾得清液，測定清液中鉛離子質(zhì)量
濃度，計算鉛離子吸附率。試驗結(jié)果如圖8所示。
圖8 吸附時間堿改性粉煤灰吸附鉛離子的影響
由圖8看出：堿改性粉煤灰對鉛離子的吸附
在短時間內(nèi)就已基本完成，吸附10 rain時，吸附
率為85．66％；吸附40 min時，吸附率接近99％，
吸附基本達到平衡。所以選定40 rain為最佳吸
附時間。
2．7堿改性粉煤灰對含鉛廢水的吸附等溫線
將堿改性粉煤灰對含鉛廢水的等溫吸附試驗
結(jié)果用Langmuir等溫式和Freundlich等溫
式[8{1進行擬合，所得曲線如圖9、10所示，擬合結(jié)
果見表1。
萬方數(shù)據(jù)
·160· 濕法冶金2015年4月
20 40 60 80 100 120 140
c／(tool·L。1)
圖9 Langmuir等溫吸附曲線
1．3 1．5
吸附劑具有較強的吸附能力，對鉛離子的吸附屬
于良性吸附。粉煤灰對鉛離子的吸附不只是單一
分子層的吸附，也存在多分子層的吸附現(xiàn)象。
3 結(jié)論
5種改性方法都可對粉煤灰進行改性，但氫
氧化鈉的改性效果最好。適宜條件下，用氫氧化
鈉改性的粉煤灰從廢水中吸附鉛離子，鉛離子去
除率可達99％；氫氧化鈉改性粉煤灰對鉛離子的
吸附屬于良性吸附，吸附不只是單一分子層的吸
附，也存在多分子層的吸附現(xiàn)象。吸附過程符合
Freundlich等溫式和Langmuir等溫式。
參考文獻：
[1]
1．7 1．9 2．1
lgc．
[2]
圖lO Freundlich等溫吸附曲線
[3J
———表1—等溫二吸附方二程擬二合結(jié)三果 EE二 Ⅲ
————————————————————．￡D．————』il————j!J?！灰灰?
Langmuir
k1 b R2
2．642 0．011 0．976 73 [5]
y一0．378 5+O．004 25x
Freundlich
lgc0一lgk3+nlgc。
，一0．978 3+O．542 3x
從表1看出：兩種等溫吸附式擬合結(jié)果均比
較理想，其相關系數(shù)R2都大于0．97；Freundlich
吸附等溫式中，n=0．452，表明堿改性粉煤灰作為
[6]
[7]
[8]
[9]
許佩瑤，吳世軍．粉煤灰處理含重金屬廢水的研究進展[J]．
煤炭工程，2010(2)：94—97．
柯國軍，楊曉峰．化學激發(fā)粉煤灰活性機理研究進展[J]．煤
炭學報，2005，30(3)：366—370．
錢覺時，王智．粉煤灰的礦物組成；下[J]．粉煤灰綜合利用，
2001(4)：23—28．
王賢綱．粉煤灰基絮凝劑處理洗煤廢水的效果及作用機制
口]．濕法冶金，2011，30(3)：245—247．
于立競．粉煤灰的火法改性及其在廢水處理中的應用[J]．
礦物巖石地球化學通報，2006，25(4)：343—347．
李方文，魏先勛．粉煤灰改性吸附材料的研究[J]．重慶環(huán)境
科學，2003，25(6)：24—27．
石建穩(wěn)，陳少華．粉煤灰改性及其在水處理中的應用進展
[J]．化工進展，2008，7(3)：326～332．
陳莉榮，李玉梅，杜明展．改性粉煤灰吸附稀土廢水中的氨
氮口]．環(huán)境工程學報，2013，7(2)：518—522．
段小月，曹紅麗，劉偉，等．粉煤灰的改性及對剛果紅的吸附
[刀．化工環(huán)保，2013。33(4)：294—298．
Adsorption of Lead Ion From Wastewater by Modified Fly Ash
GAO Yuhong，XIN Jing，LIANG Yanan，SHEN Liying
(School of Chemical and Materials，Handan College，Handan 056005，China)
Abstract：Fly ash was modified by sodium hydroxide，sulfuric acid，high temperature，ultrasonic and
sodium carbonate CO—solvent．Adsorption characteristics and optimal adsorption conditions of modified
fly ash for lead-containing wastewater were investigated．The experimental results show that the fly
ash can be modified by the 5 methods．Sodium hydroxide has best modification effect．Using modified
fly ash by sodium hydroxide to treat lead-containing wastewater，the optimum conditions are reaction
time of 40 minutes．reaction temperature of 20℃and wastewater pH of 7．The adsorption process of
alkali—modified fly ash accords with langmuir and Freundlich isotherm equations．
Key words：fly ash；modification；wastewater；lcad；adsorption
O
9
8
7
6
5
4
l
O
O
O
O
O
O
"
：兮
”
弱
竹
=2
2

網(wǎng)友評論 more

環(huán)境保護論文最新內(nèi)容

06-14