粉煤灰吸附-Fenton及热再生处理亚甲基蓝废水的特性研究
摘要：首先表征了水洗粉煤灰(FA)及酸改性粉煤灰(M-FA)的物理化学特性,采用序批实验研究了FA及M-FA对亚甲基蓝(methyleneblue,MB)废水的吸附特性,并对吸附平衡的粉煤灰进行了Fenton氧化再生和热再生性能研究。结果表明,FA和M-FA吸附速率方程符合二级吸附速率模型,吸附等温方程符合Langmuir等温模型,吸附平衡时间为30min,FA和M-FA的平衡吸附量分别为4.22mg·g-1和5.98mg·g-1,M-FA吸附能力优于FA。在pH2~12的范围内随着pH的提高,M-FA吸附量增大,FA吸附量缓慢减小至pH8为最低点后明显增大,静电吸附对吸附量的增减起主要作用。当H2O2投加量为78.4mmol·L-1、Fe2+投加量为0.72mmol·L-1时,FA和M-FA的Fenton氧化法再生率分别为61%和55%.当热再生条件为400℃、2h时,连续3次的热再生,FA再生率增加,分别为102%、104%和107%,M-FA再生率减小,分别为82%、75%和74%.FA再生率优于M-FA,热再生优于Fenton氧化再生。
关键词：粉煤灰，吸附，Fenton，热再生，亚甲基蓝
粉煤灰是燃煤电厂排放的工业固体废弃物，据报道我国粉煤灰年产量逐年稳步增加，虽然利用率也逐年增加，但每年仍然有大量粉煤灰被抛弃，加之历年堆存量，已造成占用土地和环境污染，给环境造成了很大的压力。因此，粉煤灰作为潜在资源的利用，特别是高附加值产品的开发利用已经成为研究者关注的热点。研究表明，粉煤灰中含有一些活性基团和多孔性质，使其具有一定的吸附性能。因此，近年来粉煤灰已经被用作低成本吸附剂，处理有机废水和废气。有报道表明，粉煤灰经酸改性可以提高其吸附量。
将吸附法和Fendon法相结合深度处理有机污水,吸附过程可以使有机物被浓缩后进行Fendon氧化,可以解决吸附法和Fendon法单独处理存在的一些问题:1、原位再生，破坏吸附的有机物，省去了吸附剂的积累及运输费用；2、再生液无需再进行处理，因为吸附质已经矿化为无机物；3、吸附过程可以使有机物被氧化之前被浓缩，使Fendon反应中的羟基自由基(OH-)有更高的利用率,阻止其用于氧化碳酸盐离子和重碳酸盐离子；4、省去了吸附饱和的吸附剂额外处置的费用。目前，关于粉煤灰作为吸附剂的报道很多，但对粉煤灰再生的报道较少，特别是酸改性粉煤灰的再生研究还鲜见报道。
本研究选取了一个电厂煤粉炉产生的经静电除尘器收集的粉煤灰，并对该粉煤灰进行了酸改性。测定了粉煤灰的表观形貌、化学组成、氮吸附性能，表征了改性前后粉煤灰的物理化学特性。以亚甲基蓝（MB）作为典型难降解有机污染物，通过粉煤灰对水溶液中MB的吸附实验，比较了原粉煤灰和酸改性粉煤灰的吸附性能：测定了吸附速率方程参数，得出了改性前后粉煤灰的理论平衡吸附量和吸附速率常数；测定了吸附等温线方程参数，得出了改性前后粉煤灰的饱和吸附量；还考察了影响吸附量的主要因素pH；比较了吸附后的原粉煤灰和酸改性粉煤灰一定条件下的Fendon高级氧化再生及热再生性能。为难降解有机废水的处理以及粉煤灰的高附加值利用提供一种新方法，并为新方法的应用提供一定的理论依据和应用参考。
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