無(wú)機(jī)改性粉煤灰對(duì)模擬染料廢水吸附脫色的作用.doc

-專(zhuān)業(yè)文檔，值得下載!-專(zhuān)業(yè)文檔，值得珍藏！-文章編號(hào)：1671-0118（2003）03-0000-00無(wú)機(jī)改性粉煤灰對(duì)模擬染料廢水吸附脫色的作用王敏欣1，何緒文1，谷慶寶2(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)北京校區(qū)，北京100083；2.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，北京100012)摘要：采用單因子實(shí)驗(yàn)的方法，選擇了合適的改性劑，對(duì)粉煤灰的無(wú)機(jī)改性進(jìn)行了研究，分析了改性灰的吸附平衡時(shí)間和pH值對(duì)改性灰吸附效果的影響。研究結(jié)果表明：用雙氧水改性過(guò)的粉煤灰有較好的效果，對(duì)模擬染料廢水的色度去除力很強(qiáng)。當(dāng)改性灰的投加量為0.5%、pH9時(shí)，脫色率可達(dá)95%以上。關(guān)鍵詞：粉煤灰；吸附；表面改性中圖分類(lèi)號(hào)：X791文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AAbsorptionofflyashmodifiedthroughinorganicmethodsonsimulateddyeingwaterWANGMinxin1,HEXuwen1,GUQingbao2(1.ChinaUniversityofMiningandTechnology,BeijingCampus,100083,China；2.ChineseResearchAcademyofEnvironmentalSciences,Beijing100012,China)Abstract:Inthispaper,amethodofmodifyingflyashisstudied,byusingthesinglefactorexperiments.Theeffectsofmodificationreagents,thetimeofadsorptionequilibrium,andpHareinvestigated.ExperimentalresultsshowsthatflyashmodifiedwithH2O2haveabettereffete.Whenthedosageofmodifiedashis0.5%,theremovalrateofcolorinwastewaterwithpHmorethan9exceeds95%.Keywords:absorption；flyash；surfacemodification0引言1我國(guó)粉煤灰利用率約為30%，且主要作為建筑材料用于筑路、修堤等。近年來(lái)，人們正致力于開(kāi)發(fā)粉煤灰的環(huán)保利用。據(jù)報(bào)道1，已成功的用于去除工業(yè)廢水中的苯酚。Cincinnati大學(xué)的一項(xiàng)研究表明，粉煤灰用于處理含氟廢水。但從已有文獻(xiàn)報(bào)道中看2，吸附效果還有待于進(jìn)一步提高。筆者從這一目的出發(fā)研究粉煤灰無(wú)機(jī)改性方法及改性效果。1材料與實(shí)驗(yàn)方法1.1實(shí)驗(yàn)儀器日本產(chǎn)KOKUSANH-900型座式離心機(jī)，日本產(chǎn)SW-600HHotplatestirrer型6座磁力攪拌器，日本產(chǎn)HitachiU3120型紫外及可見(jiàn)分光光度計(jì)，美國(guó)收稿日期：2000-07-20基金項(xiàng)目：國(guó)家“九五”攻關(guān)項(xiàng)目（96-909-05-02-03）作者簡(jiǎn)介：王敏欣（1973-），女，河北省藁城人，職稱(chēng)，碩士，研究方向：水處理，E-mail：。產(chǎn)Quantsorb型比表面測(cè)定儀。1.2實(shí)驗(yàn)藥品粉煤灰，化學(xué)成分如表1所示，比表面積如表2所示。表1粉煤灰化學(xué)組成Table1Characteristics&chemicalcompositionofflyash化學(xué)成分含量/%化學(xué)成分含量/%SiO250.19K2O1.03Al2O333.58TiO21.15Fe2O35.10MnO0.03CaO4.25LOI2.37Na2O0.39表2粉煤灰的比表面測(cè)定結(jié)果Table2Specificsurfaceareaofflyash項(xiàng)目比表面積/m2g-1項(xiàng)目比表面積/m2g-1全樣2.59200320目2.67100目1.68320目2.85100200目2.132黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào)第13卷模擬樣本試劑：H2O2，HCl，HNO3，H2SO4，CaO，NaCl（分析純，北京化學(xué)試劑公司）。模擬廢水，系用蒸餾水配成的直接耐酸大紅4BS溶液（最大吸收波長(zhǎng)為496nm）。1.3實(shí)驗(yàn)方法采用單因子實(shí)驗(yàn)方法，選擇合適的改性劑，研究改性灰的吸附平衡時(shí)間及pH值對(duì)改性灰吸附效果的影響1.3.1粉煤灰的表面改性實(shí)驗(yàn)方法將粉煤灰和一定濃度的改性劑溶液按一定比例混合在一起，常溫條件下攪拌反應(yīng)一定時(shí)間，然后進(jìn)行抽濾，將所得固體洗凈后烘干。1.3.2改性灰的效果實(shí)驗(yàn)靜態(tài)吸附：具塞錐形瓶中置一定量的灰和一定濃度模擬廢水后，在磁力攪拌器上以180r/min的速度攪拌吸附一定時(shí)間，離心分離后取上清液測(cè)定。1.4分析方法模擬廢水的濃度和其吸光度之間存在很好的線性相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.999。A=0.025C+0.042，式中：A吸光度；C模擬廢水的濃度。筆者以改性灰吸附前后溶液吸光度的變化來(lái)表征改性灰的吸附能力，并用脫色率來(lái)定量表示。脫色率計(jì)算公式為：%10000AAAE，式中：A0吸附前溶液的吸光度；A吸附后溶液的吸光度。2結(jié)果與討論2.1最佳改性劑的選擇實(shí)驗(yàn)用模擬廢水的濃度為10mg/L，改性劑分別選用H2O2，HCl，HNO3，H2SO4，CaO，NaCl，其溶液濃度均為0.5N，固液質(zhì)量比為110，常溫條件下，中速攪拌3。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。從圖1可以看出4號(hào)和5號(hào)改性灰的脫色率與原灰相比有了大幅度提高。說(shuō)明4號(hào)灰的改性劑H2O2，5號(hào)灰的改性劑CaO的改性效果好。2.2改性灰的吸附平衡時(shí)間實(shí)驗(yàn)條件：改性灰4，模擬廢水200mL，濃度10mg/L，pH值為7，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。由表2知，此粉煤灰以大孔為主，所以吸附過(guò)程進(jìn)行比較快，在較短時(shí)間內(nèi)即可完成。由圖2可見(jiàn)，粉煤灰在20min以后達(dá)到吸附平衡，而改性灰經(jīng)過(guò)40min的攪拌吸附后，基本能達(dá)到吸附平衡。在吸附開(kāi)始的一段時(shí)間內(nèi)脫色率上升較快，以后慢慢趨于平緩。這種先快后慢的過(guò)程，是由于當(dāng)灰剛加入廢水中時(shí)粉煤灰表面和溶液中染料分子的濃度差最大，由此產(chǎn)生的吸附推動(dòng)力也最大，造成了吸附開(kāi)始一段時(shí)間進(jìn)行較快。隨著時(shí)間的推移，粉煤灰的表面和染料分子的濃度差逐漸減小，因而吸附推動(dòng)力減弱，吸附過(guò)程趨于緩慢。改性灰比原灰達(dá)到平衡的時(shí)間要長(zhǎng)一些。這可能是H2O2具有強(qiáng)氧化性，可以將原灰中的一些殘?zhí)佳趸簦ㄓ杀?知原灰燒失量較高），從而使改性灰的微孔隙增多，吸附活性點(diǎn)有充分的機(jī)會(huì)與染料分子接觸，吸附能力增強(qiáng)，吸附平衡時(shí)間也相應(yīng)延長(zhǎng)。2.3pH值對(duì)改性灰吸附效果的影響實(shí)驗(yàn)條件：灰量1g，模擬廢水200mL，廢水濃度10mg/L，吸附時(shí)間40min，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。806040200100粉煤灰改性4改性3改性2改性1圖1改性劑種類(lèi)對(duì)改性灰脫色率的影響Fig.1Efficiencyofdifferentmodificationreagents脫色率/%改性5改性6t/min圖2改性灰吸附平衡時(shí)間的影響Fig.2Adsorptiveequilibriumtimeifmodifiedash803060204010205010040脫色率/%改性灰用量10g/L改性灰用量5g/L粉煤灰用量5g/L改性灰粉煤灰57811931009080706050pH脫色率/%圖3pH值對(duì)改性灰脫色率的影響Fig.3EffectofpH第3期王敏欣，等：無(wú)機(jī)改性粉煤灰對(duì)模擬染料廢水吸附脫色的作用3-專(zhuān)業(yè)文檔，值得珍藏！-模擬樣本圖3表明，隨著pH值由中性向酸性變化，粉煤灰吸附脫色率有所提高，但幅度不大。當(dāng)pH值大于9以后，脫色率上升較快，為脫色率最高的pH值范圍。強(qiáng)堿條件下脫色率高的原因可能是，粉煤灰表面吸附大量羥基離子，這些羥基與染料中的OH、SO3、NH2或COO等發(fā)生氫鍵聯(lián)結(jié)，增強(qiáng)了粉煤灰對(duì)染料分子吸附能力的緣故。另外，一個(gè)很明顯的趨勢(shì)是原灰在pH值為8左右存在一個(gè)最低點(diǎn)而改性灰則沒(méi)有。這可能是由于原灰在此pH值時(shí)的電性4和染料膠體顆粒的電性相同，它們之間強(qiáng)烈的排斥力占了優(yōu)勢(shì)，使吸附效果變差，而H2O2改性灰的表面由于大量羥基離子的存在使氫鍵的聯(lián)結(jié)作用占了優(yōu)勢(shì)，脫色率略有上升。2.4粉煤灰與改性灰對(duì)染料廢水吸附效果比較吸附等溫線對(duì)于確定吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附能力很有利。本實(shí)驗(yàn)在20下，通過(guò)數(shù)據(jù)擬合分別做出粉煤灰與改性灰的吸附量與平衡濃度的對(duì)數(shù)曲線，均為直線，如圖4所示。由Freundlich吸附模型知，其動(dòng)力學(xué)行為符合方程eelog1loglogCnKQ，式中：Qe平衡吸附量；K、n經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；Ce平衡濃度。該圖還說(shuō)明改性灰對(duì)該染料的吸附能力要優(yōu)于粉煤灰對(duì)該染料的吸附能力。3結(jié)論（1）最佳改性劑為H2O2。（2）改性灰的吸附平衡時(shí)間為40min，與原灰相比稍有延長(zhǎng)。（3）改性灰及原粉煤灰的動(dòng)力學(xué)行為都遵循Freundlich方程，改性粉煤灰吸附效果更為優(yōu)越。（4）改性灰的吸附脫色作用比原灰有了很大提高且受pH值的影響不大。同一條件下，pH值為7時(shí)脫色率最低為86.6%，pH值為9時(shí)達(dá)到最高為96.32%。參考文獻(xiàn)：1邵穎,劉維屏,王青清.活化粉煤灰對(duì)弱酸性艷綠GS吸附性能的研究J.工業(yè)水處理,1997,17(1):21-27.2汪樹(shù)軍.