制革废水处理中粉煤灰改性条件的实验研究

更新时间：2015-02-21 13:19 来源：论文网作者: 阅读：1324

导读：粉煤灰是我国最主要的固体废弃物污染源之一。我国在处理制革废水的技术方面仍处于比较落后的处境。粉煤灰的改性方法的研究。粉煤灰，制革废水处理中粉煤灰改性条件的实验研究。

关键词：粉煤灰，制革废水，改性

引言：我国在处理制革废水的技术方面仍处于比较落后的处境，污染速度的增长远大于治理水平的增长。且工艺来源复杂[1,2]，物理法、化学法要利用大量的化学试剂，处理费用较高，不适宜普及应用，并伴有二次污染的问题。博士，粉煤灰。生物处理法其也有缺陷[3]，微生物的选择性;对污染物的降解速度慢;对有毒的物质只能降解去除一部分，而且还可能形成有毒的中间产物;对于难降解的物质降解困难。从国内这些方法的运行状况来看，虽然有些工艺运用已比较成熟，但都有局限性，尤其是不能很好处理低浓度或者生物难降解的有机废水[4]。

粉煤灰是我国最主要的固体废弃物污染源之一。博士，粉煤灰。我国是一个以煤为主要能源的国家，主要以燃煤进行发电，每年从电厂排放的粉煤灰达到1.6亿吨。粉煤灰的大量堆放不仅占用土地，而且对环境造成污染。寻求制革废水的粉煤灰治理技术[5]，可以达到以废治废的目的。

1. 实验仪器、材料

1.1实验仪器

XL-型箱式马弗炉，102型电热恒温鼓风干燥箱，电子分析天平，TU-1810PC紫外-可见分光光度计，pH计，高速离心机，85-2型定时恒温双向磁力搅拌器，水热反应釜。

1.2 实验材料

实验需要的粉煤灰来自阜新某煤矸石热电厂，粉煤灰的化学组成及pH值见表1。

表1粉煤灰化学组成(质量分数)

Tab.1 Chemical composition of fly ash (massfraction) 单位：%

粉煤灰产地	颜色	SiO2	FeO	AlO	CaO	KO	NaO	MgO	烧失量	pH
阜新	灰黑色	54.3	5.35	25.9	3.16	3.25	1.51	1.53	4.29	12.94

阜新煤矸石热电厂的粉煤灰是从循环流化床锅炉里排出的，此类锅炉燃烧的染料主要是劣质煤和煤矸石，而且燃料都是颗粒状的，比液态排渣的锅炉温度要低，大概850℃-950℃左右，产生了很粗的粉煤灰颗粒，大多为0.5-2mm，比表面积大都小于300m2/kg，并且含有的活性玻璃体很少，粉煤灰的细度小，所以活性不高。因pH值较高，事先对其进行水洗处理，以保证实验的顺利进行。

试验废水某皮革厂废水处理站二沉池出水。出水为浅褐色，ρ(COD)为200～450 mg/L，pH值8～9，色度80～100倍。由于该厂出水硫化物已达标，所以本试验未再进行检测。

2.粉煤灰的改性方法的研究

对粉煤灰进行酸、碱、火法以及高温四种改性处理，并将改性后的粉煤灰对过氧化氢进行催化来氧化降解制革废水。博士，粉煤灰。用未处理的粉煤灰参与实验进行参照。在室温下，加入浓度为200.4mg/L的过氧化氢，粉煤灰的投加量为2g/200mL，处理COD初始=220mg/L的制革废水，反应60min后结果如图1和2所示。

由图1、2可知，酸改性能最大的提高粉煤灰催化性能，吸附作用对COD的去除率为69.5%，对色度的去除率为93%;催化作用对COD的去除率为89.3%，对色度的去除率为99%。其次是火法和热处理，碱法提高的最少。原因是酸改性后粉煤灰能溶出大量的活性物质Al3+和Fe3+，增强粉煤灰的催化性能;另外酸改性可以中和将粉煤灰中的一些碱性可溶性物质，使粉煤灰的酸性活性中心暴露出来，促进催化反应的发生。酸性活性中心被充分的暴露，催化双氧水生成活性物种羟基自由基。可见酸改性法最大程度上提高了粉煤灰的催化性能，所以以下实验我们都采用酸改性后的粉煤灰。博士，粉煤灰。

图1 不同方法改性的粉煤灰吸附作用对COD、色度的去除率的影响

Fig.1 Effect of adsorptionof different Pretreatment fly ash

on removal rate of CODand chroma

图2 不同方法改性的粉煤灰催化作用对COD、色度的去除率的影响

Fig.2 Effect ofcatalysis of different Pretreatment fly ash on removal rate of COD and chroma

3 酸改性粉煤灰的最佳制备条件

通过实验数据可知，酸改性粉煤灰可以有效提高粉煤灰的催化性能。博士，粉煤灰。以下对酸改性条件进行实验研究。

3.1 酸的最佳配比

取不同的酸配比V硫酸:V盐酸为1:1，2:1，1:2，来进行催化吸附实验，由图3和4可以看出，酸配比为V硫酸:V盐酸 =1:2时改性的粉煤灰活性最大，该改性粉煤灰对COD和色度都有很好吸附和催化效果，吸附作用对COD的去除率为70.3%，色度的去除率为96%;催化作用对COD的去除率为92.3%，色度的去除率为99.3%。以酸配比为V硫酸:V盐酸=1:2的溶液作为粉煤灰的酸性激发剂，使溶液中存在许多作用的联合：粉煤灰的吸附作用;酸改性后使粉煤灰中大量溶出活性物质A13+和Fe3+，离子降低了颗粒物的电位，从而使颗粒物发生脱稳凝聚作用;粉煤灰中的硅酸凝胶能捕捉污染物，起到混凝吸附架桥的作用，这些作用的联合提高了粉煤灰的活性。

图3 不同酸配比对粉煤灰吸附性能的影响

Fig.3 Effect of differentratio of acid on adsorption of fly ash

图4 不同酸配比对粉煤灰催化性能的影响

Fig.4 Effect of different ratio of acid on catalysis of fly ash

3.2 改性剂的用量

分别取10 mL、15 mL、20mL、25 mL、30 mL、35 mL体积的酸激发剂，对10g粉煤灰进行改性，用得到的几种改性粉煤灰对制革废水进行降解，实验结果见图5和6，以15mL的酸激发剂对粉煤灰进行改性，得到的粉煤灰降解模拟制革废水的效果最好，吸附作用对COD的去除率为80.6%，色度的去除率为94%;催化作用对COD的去除率为90.5%，色度的去除率为98%。原因是酸激发剂能够中和粉煤灰的碱性物质，使粉煤灰酸性活性位点暴露，在其酸性活性位点未暴露完全时，加入的酸激发剂的量越大，粉煤灰的活性也就越大，但如果粉煤灰的活性被激发完全时，再加入酸激发剂对粉煤灰的活性提高不大。因此我们选用的酸激发剂的量为15mL。

图5 酸激发剂的用量对粉煤灰吸附性能的影响

Fig.5 Effect of dosageof acid excitated agent on adsorption of fly ash

图6 酸激发剂的用量对粉煤灰催化性能的影响

Fig.6 Effect ofdosage of acid excitated agent on catalysis of fly ash

3.2 改性的搅拌时间

将15mL的酸激发剂与10g粉煤灰进行混合后，并进行不同时间的搅拌分别是10 min、20 min、30 min、60 min、90 min、120 min，并用得到的几种改性后的粉煤灰对制革废水进行催化和吸附试验。实验结果如图7和8所示，随着搅拌时间的延长，对模拟制革废水的降解效果也逐渐增大，这是由于搅拌使酸激发剂和粉煤灰得到充分的混合接触，完全使粉煤灰的活性位点暴露;但当搅拌时间到达60min时再增加搅拌时间对去除效果没有明显的提高，这是由于当活性位点暴露完全后，粉煤灰的活性已得到完全激发，再进行搅拌作用不大，所以最佳的搅拌时间为60min，吸附作用对COD的去除率为68.2%，色度的去除率为95%;催化作用对COD的去除率为89.3%，色度的去除率为98.6%。