粉煤灰優(yōu)化改性及對Cr(Ⅵ)的吸附去除性能及機理研究.pdf

1、隨著我國工業(yè)化發(fā)展的加速，重金屬廢水的污染已經(jīng)成為我國水污染的嚴(yán)重問題之一，其中六價鉻廢水的污染問題尤為顯著。如何低價有效的處理含鉻廢水，是目前研究的重點。粉煤灰，是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細(xì)灰，是我國當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣之一。本文旨在研究以改性粉煤灰作為吸附材料處理含鉻廢水，以達(dá)到以廢治廢的目的。
　　 本實驗首先用各種方法對粉煤灰進行改性實驗，然后用改性粉煤灰吸附含鉻廢水，通過其處理效果評價改性方法的優(yōu)劣。原粉煤灰吸附

2、能力很差，處理50mL的10mg/L廢水的去除率僅1.5％，而通過火改、酸改、堿改、鹽改的改性粉煤灰，吸附效果有很大的增加，其中，在800℃的溫度下用質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)50％的CaO改性粉煤灰吸附能力最強。通過電鏡掃描分析了各方法改性粉煤灰的微觀形貌，結(jié)果表明，800℃高溫煅燒使粉煤灰從平滑致密的玻璃體結(jié)構(gòu)變成粒徑為2μm-35μm的小型無定形顆粒物質(zhì);通過堿改，粉煤灰顆粒得到進一步腐蝕，生成了表面的網(wǎng)狀粗糙結(jié)構(gòu);通過混酸改性，粉煤灰顆粒結(jié)晶生

3、成了硫酸鹽類礦物晶體，而通過氧化鈣改性，表面則生成了球狀結(jié)構(gòu)。同時運用了X-射線衍射分析了其晶象成分，結(jié)果表明，通過堿改性，粉煤灰生成了鈉沸石結(jié)構(gòu)，混酸改性使粉煤灰生成了石膏晶體，通過氧化鈣改性，粉煤灰主要為方解石和羥鈣石等晶體結(jié)構(gòu)。
　　 通過以上實驗，選取了CaO改性粉煤灰進行后續(xù)研究，研究了改性粉煤灰的投加量、振蕩時間、pH值以及溫度因素對改性粉煤灰吸附Cr(Ⅵ)性能的影響，并通過正交實驗來確定其處理含鉻廢水的最佳工藝條件

4、，結(jié)果表明:在改性粉煤灰投加量為9g，反應(yīng)pH值為7，時間為30分鐘的條件下，改性粉煤灰對50ml濃度為10mg/L的含鉻廢水的去除率可達(dá)96.02％。本文分別在298K、308K、318K的溫度條件下對CaO改性粉煤灰進行了熱力學(xué)和動力學(xué)分析，并確定了其吸附熱、動力學(xué)參數(shù)。實驗結(jié)果表明，改性粉煤灰對含鉻廢水的吸附規(guī)律符合Freundlich模型，其Freundlich模型擬合之后的相關(guān)系數(shù)R2在0.9916-0.9956之間，其不同溫

5、度下的ΔH0為-8.809kJ/mol，ΔG0在-3.241至-3.099之間，ΔS0在-0.019至-0.0175之間，判定粉煤灰吸附為自發(fā)的放熱吸附。經(jīng)過動力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，改性粉煤灰吸附行為符合擬二級動力學(xué)模型，R2在0.9992-0.9999之間，其不同溫度下的速率常數(shù)在8.861至4.138之間，確定通過阿倫尼烏斯方程求得其活化能Ea為-18.609kJ/mol，吸附作用主要為物理吸附。
　　 最后，在靜態(tài)吸附的基礎(chǔ)上，通