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粉煤灰對(duì)含砷廢水的處理研究

文檔作者：鄧慧文檔來(lái)源：遼寧石油化工大學(xué)環(huán)境與生物工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年04月26日
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粉煤灰綜合利用FLY ASH CoMPREHENSⅣE UTⅡ．IZATIoN 2011 NO．6粉煤灰對(duì)含砷廢水的處理研究Application of fly Ash in Arsenic Containing Waste Water鄧 慧(遼寧石油化工大學(xué)環(huán)境與生物工程學(xué)院，遼寧撫順，1 13001)摘要：綜述了粉煤灰在含砷廢水處理方面的應(yīng)用，并探討了其影響因素。結(jié)果表明，粉煤灰自身的性質(zhì)如SiO：／m：0，的比例、粉煤灰表面積、顆?？讖?、等電點(diǎn)及反應(yīng)條件如粉煤灰的用量、溶液的pH值、處理時(shí)間、反應(yīng)溫度等因素都影響粉煤灰及其改性物的除砷效果，低硅鋁比例，高比表面積和孔徑有利于砷的吸附，溶液pH的影響與粉煤灰材料的等電點(diǎn)有關(guān)；使用化學(xué)試劑表面改性和沸石轉(zhuǎn)型的改性方法都有助于提高粉煤灰對(duì)砷的吸附去除。關(guān)鍵詞：粉煤灰；含砷廢水；處理；影響因素中圖分類號(hào)：X773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1005-8249(2011)06-0055-04砷化合物有劇毒性，可以引起肺癌、膀胱癌、肝癌、腎癌及皮膚癌等多種癌癥，被美國(guó)疾病控制中心和國(guó)際防癌研究機(jī)構(gòu)確定為第一類致癌物。全世界有很多國(guó)家和地區(qū)存在嚴(yán)重的地下水污染，我國(guó)局部地區(qū)地下水砷含量嚴(yán)重超標(biāo)。因此，美國(guó)和歐盟已經(jīng)將衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中飲用水的最高允許濃度從501xg／L降到了lO斗g／L…。據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料報(bào)道，目前處理水中砷的常見(jiàn)方法有絮凝法、氧化法、膜分離法、離子交換和吸附法等。吸附法是水中砷去除的有效方法之一，其常用的吸附劑有活性氧化鋁、活性炭、功能樹(shù)脂和金屬氧化物等。粉煤灰是燃煤發(fā)電廠排放的一種固體廢棄物。由于粉煤灰主要成分是SiO：,A1：0，、CaO、Fe：O，等，顆粒多呈多孔型蜂窩狀組織，單個(gè)粉煤灰顆粒的粒徑范圍為0．5斗m～300p。m，真密度為(2．0-2．3)×103kg／m5，堆積密度為550-658kg／m3，孔隙率為60％-75％，比表面積可達(dá)2500—5000m2／kg拉J，并且含有大量的活性反應(yīng)點(diǎn)可以與吸附質(zhì)發(fā)生化學(xué)吸附和物理吸附，所以常常用作水處理當(dāng)中的絮凝劑和吸附劑¨-。粉煤灰作為吸附劑除了能夠去除廢水中的重金屬離子、有機(jī)物和SS并可以脫色除臭之外H J，在除砷方作者簡(jiǎn)介：鄧慧(1979．6一)講師，博士。研究方向：環(huán)境科學(xué)與工程Emml：dengehon90925@hotmail．com收稿日期：20114)6-27面也有一定的應(yīng)用。粉煤灰被用來(lái)去除水中的As(V)和限制As(V)在固體廢棄物及土壤中的遷移∞J。動(dòng)力學(xué)和吸附平衡實(shí)驗(yàn)用來(lái)測(cè)定褐煤基粉煤灰對(duì)As(V)的去除效率∞J。未經(jīng)任何化學(xué)處理的楓木灰被用來(lái)吸附低濃度As(Ⅲ)和As(V)污水，靜態(tài)實(shí)驗(yàn)表明去除效率達(dá)80％，而動(dòng)態(tài)試驗(yàn)則可以將其濃度從500ppb降到5ppb¨1。天然粉煤灰經(jīng)過(guò)改性對(duì)砷的吸附去除效果更好，與購(gòu)買的活性炭相比，由粉煤灰制得的焦炭對(duì)As(111)和As(V)的去除效率要高的多，對(duì)As(Ⅲ)和As(V)的吸附量最高分別可達(dá)到89．2和34．5mg／g【8 J。Sanghamiga等人用負(fù)載鐵的水泥基材料(IOCC)進(jìn)行As(V)的動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)與采用BDST模型計(jì)算的數(shù)據(jù)吻合的很好，穿透曲線與Freundlich等溫模型比與Langmuir等溫模型模擬得更好；并且該材料可以用10％的NaOH再生，再生后的IOCC重新裝柱后進(jìn)行吸附，第二周期的柱吸附率有所下降，下降不超過(guò)9％Lg]。影響粉煤灰對(duì)水溶液中砷的去除效果的因素很多，例如，不同種類的粉煤灰化學(xué)組成不同(特別是Si與Al元素的比例)，物理性質(zhì)不同(特別是比表面積、孔徑和等電點(diǎn))；不同的反應(yīng)操作條件包括溶液的pH值、粉煤灰的用量、處理時(shí)間、反應(yīng)溫度等。為了提高粉煤灰的性能，大量的方法被用于粉煤灰的改性。改性主要通過(guò)3種途徑，第一種是通過(guò)機(jī)械研磨來(lái)增加·55·萬(wàn)方數(shù)據(jù)2011 NO．6粉煤灰綜合利用FLY ASH CoMPREHENSIVE UTILIZATION粉煤灰細(xì)度和活性反應(yīng)點(diǎn)的物理改性方法¨0|。由于粉煤灰中含有大量鋁硅酸鹽玻璃體，[SiO。]4。四面聚合體聚合度很高，結(jié)構(gòu)致密，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定影響其反應(yīng)活性的發(fā)揮。因此第二種是使用酸、堿、鹽或表面活性劑(如溴化十六烷基三甲銨、溴化四甲銨¨¨)等化學(xué)試劑ot2]來(lái)破壞這種穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)體結(jié)構(gòu)，或改變粉煤灰的表面性質(zhì)來(lái)增加粉煤灰的反應(yīng)活性。第三種是將粉煤灰中的玻璃體進(jìn)行徹底的轉(zhuǎn)化合成沸石，包括水熱合成法、堿熔融法、鹽熱法等¨3|。不同的改性方法對(duì)粉煤灰除砷的效果影響顯著。王湖坤等¨41人用發(fā)電廠的干排粉煤灰來(lái)處理銅冶煉廠的含砷廢水，正交試驗(yàn)表明粉煤灰用量是影響砷去除率的主要因素，當(dāng)不調(diào)節(jié)廢水pH條件下，粉煤灰投加質(zhì)量濃度為0．05mg／L，吸附時(shí)間為60min，溫度為25。C時(shí)，砷的去除率達(dá)87％，處理后殘留砷濃度為0．369mg／L符合污水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。李躍中¨5]采用粉煤灰處理含砷廢水，結(jié)果表明，粉煤灰的火化溫度越高，粒徑越小，對(duì)砷的去除能力就越強(qiáng)，砷含量為7．5mg／L粉煤灰用量為49／100mL時(shí)，去除率可達(dá)97％以上。鄧書平等¨刮人用高分子絮凝劑聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性，增強(qiáng)了粉煤灰的表面電性和比表面積，正交試驗(yàn)表明粉煤灰投加量對(duì)去除率的影響最大，當(dāng)廢水pH為7．0。粉煤灰投加量489／L，吸附時(shí)間60min，溫度為25℃時(shí)砷的去除率達(dá)90．3％。J．Pattanyak等哺。人使用甲基異丙酮對(duì)粉煤灰進(jìn)行處理后制備焦炭(CC)用于水中砷的吸附后發(fā)現(xiàn)，親水性的CC：(自由灰分含量99％)對(duì)As(V)的吸附量要比疏水性的CC．(固定灰含量44％)的吸附量高，可能是因?yàn)榻固繉?duì)As(V)的吸附是化學(xué)吸附，灰分中的鋁、硅和石英等無(wú)機(jī)陽(yáng)離子交換劑成分發(fā)生了化學(xué)鍵合作用，自由灰對(duì)焦炭吸附As(V)起主要作用而固定灰對(duì)吸附的影響不大。Dianmadopoulos等"1人的研究表明用粉煤灰去除水中的As(V)時(shí)，pH對(duì)去除效果的影響非常顯著，pH為4時(shí)候的去除率明顯高于pH為7或者10時(shí)的效率；解吸實(shí)驗(yàn)中只有少量的砷被釋放進(jìn)溶液中，而且解吸量與粉煤灰的使用量無(wú)關(guān)，說(shuō)明As(V)在粉煤灰上的吸附是不可逆的。Wang等Ⅲ1人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)同樣表明pH值在粉煤灰對(duì)As(V)的吸附中其重要作用，當(dāng)pH范圍為3～7時(shí)有利于As(V)的吸附，pH<3或者pH>7有利于As(V)的解吸，當(dāng)pH=12時(shí)，25％·56·的砷被釋放到溶液中，可能是因?yàn)檫@種粉煤灰中29．4％的A1：03和4．6％的Fe203在As(V)的吸附中起主要作用。Anna F等H引人發(fā)現(xiàn)溶液pH值對(duì)粉煤灰吸附As(V)有強(qiáng)烈影響，粉煤灰對(duì)As(V)的去除量隨溶液的pH值的增加而增加，在pH為10．64時(shí)吸附量達(dá)到最大值。這主要是由于溶液中存在ca2+和其它陽(yáng)離子，As(V)與溶液中的ca2+形成不溶解的鹽。Balsamo等人¨引分別用粉煤灰(CCA)和HCI處理的粉煤灰(Ac—CCA)去除模擬地下水溶液的砷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，酸處理提高了粉煤灰對(duì)As(V)的吸附量，HCl濃度為lM時(shí)改性效果最好，并且酸改性使粉煤灰的等電點(diǎn)由9．0降低到4．0。pH值對(duì)吸附實(shí)驗(yàn)影響表明CCA在pH值為2—4和pH值為10～12范圍內(nèi)分別達(dá)到最大吸附量，CCA在pH>9高于其等電點(diǎn)的范圍pH值為10～12內(nèi)對(duì)As(V)還有最大吸附主要?dú)w因于六水合砷酸鈣沉淀的形成。而Ac-CCA對(duì)As(V)最佳吸附pH值為2—4，此時(shí)pH

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