（环境工程专业论文）pdmdaac改性粉煤灰及其性能和应用研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本 文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：蚴 日 期：美堑：塑 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅和借阅：本人授权山东大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他 复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) i 、 论文作者签名：蚴导师签名：逊日 期：塑上：塑 山东大学硕士学位论文 摘要 本论文以工业生产的絮凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵( p d m d a a c ) 和 粉煤灰为原料，采用水溶液吸附的方法合成了改性粉煤灰考虑改性剂 p d m d a a c 的浓度、吸附时间、温度、p h 值等的影响，利用正交实验的原理。 对粉煤灰进行了改性；用多种分析方法及现代测试技术，对改性后的粉煤灰的性 能进行了研究。采用水溶液吸附的方法制备出一系列的改性粉煤灰；用b e t 氮 气吸附法测定比表面积；用激光粒度散射仪测定不同改性粉煤灰的粒度分布情 况：用电泳技术研究原粉煤灰和改性后耪煤灰在水溶液中颗粒表面的电化学特性 及影响因素，探讨改性粉煤灰的电性和应用效果之间的关系：用透射电镜技术观 察和研究改性粉煤灰的结构和外貌特征，并与原粉煤灰比较；最后，通过对模拟 印染废水、实际印染废水、含油废水等废水的处理，研究改性粉煤灰对各种废水 的处理效果以及在废水处理中的最优条件及影响因素；在以上研究的基础上，探 讨改性粉煤灰在水处理过程中的作用机理及性能；根据研究结果，确定出较优化 的粉煤灰改性工艺和生产配方，生产出处理效果好，性能较优的改性粉煤灰 吸附实验研究结果表明：p d m d a a c 吸附到了粉煤灰的表面，在改性剂的 浓度达到一定值，吸附反应温度为3 0 时，制得的改性粉煤灰的性能最好，对 废水的处理效果也最好，p d m d a a c 溶液的p h 值和吸附反应时问对吸附量的影 响不大；比表面积测定结果表明，改性后粉煤灰的比表面积与原粉煤灰相比变化 不大；粒度测定结果表明，随着改性温度的升高，粒度逐渐增大；随着p d m d a a c 的吸附量的增大，粒度也逐渐增大，但变化的幅度不大；微电泳技术测定，改性 后粉煤灰的表面带正电荷( 原粉煤灰带负电荷1 4 5 m y ) ，随着改性费j 浓度和改性 温度的不同，正电量不同：透射电镜研究表明，粉煤灰改性前后都是球形结构， 但是。吸附p d m d a a c 后的粉煤灰的表面形貌发生了变化。表面吸附了一层 p d m d a a c ，交得更粗糙；对废水处理的研究表明，改性粉煤灰对染料废水中色 度的去除率优于原粉煤灰和p d m d a a c ，而且在相同的处理效果下，所需要的 改性粉煤灰吸附的p d m d a a c 的量低予纯p d m d a a c 的投加量，这就减少了处 理费用，改性粉煤灰对含油废水中的油和c o d 的也有一定的去除效果基于上 山末大学硕士学位论文 述研究结果得出，改性粉爆灰去除废水中的污染物一方面是通过粉煤灰表面的吸 附作用，另一方面是由于吸附了p d m d a a c ，改变了表面的电性，增强了电中 和作用，从而使废水中的污染物得以去除处理完废水后的粉煤灰还可以用作水 泥掺和料，不会造成二次污染。综合以上研究结果表明：粉煤灰改性后用于废水 处理，为粉煤灰的资源化开辟了新的途径 关键词：粉煤灰，聚二甲基二烯丙基氯化铵( p d m d 从c ) ，改性，z e t a 电位， 比表面积，粒度分布，废水处理，机理 2 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t ht h e p a p e r , p d m d a a c - f l y a s hw a s p r e p a t e d b y u s i n gp o l y d i m e t h y d i a l l y l a m m o n i u mc h l o r i d e ( p d m d a a c ) a n df l ya s h t h ea d s o r p t i o no f p d m d a a co nf l ya s ha n dt h ea d s o r p t i o nb e h a v i o rw e f es t u d i e d t h ez e t ap o t e n t i a l s o f r a wa n dm o d i f i e df l ya s hw e r ed c t c r m i n e a t h es p e c i f i cs u r f a c e 撇o f r a wf l ya s h a n dm o d i f i e df l ya s hw e r es t u d i e du s i n gb r u r a u e re m m e r rt e l l e r ( b e t ) p r o c e d u r e t h em o r p h o l o g yo fr a wa n dm o d i f i e df l ya s hw a so b s e r v e du s i n gt r a n s m i s s i o n e l e c t r o nm i c r o s c o p e ( t e h d t h eg r a i ns i z eo fr a wa n dm o d i f i e d f l ya s hw e l - e d e t e r m i n e d d y er e m o v a lf r o ms i m u l a t e dd y e i n gw a s t e w a t e ra n da c t u a ld y e i n g w a s t e w a t e rw a se x p e r i m e n t e d t h ei n f l u e n c ef a c t o r sa n dt h ea p p r o p r i a t ec o n d i t i o nt o t r e a td i f f e r e n tw a s t e w a t e rw e r ea l s oe x a m i n e d a tl a s t , t h em e c h a n i s mo fw a s t e w a t e r t r e a t m e n tw a si n v e s t i g a t e d t h ee x p e r i m e n tr e s u l t ss h o w e dt h a ta d s o r p t i o ni s o t h e r m sf i tt ot h el a n g m u i r i s o t h e r m t h ez e t ap o t e n t i a l so fp d m d a a c f l ya s hc h a n g e df r o mn e g a t i v et o p o s i t i v e ，w h i c hi n d i c a t e sa d s o r b e dp d m d a a cc h a n g et h es u r f a c ee l e c t r i cp r o p e r t i e s o f f l ya s h t h eg r a n u l a ra n ds p e c i f i cs 1 1 娟a c ea r e ao f p d m d a a c f l ya s hc h a n g e dl i t t l e a n df l o c sa p p e a r e da r o u n dt h ep a r t i c l e sf r o mt h et e m p h o t o s t h ep a r t i c l e ss i z eo f p d m d a a c - f l y a s hb e c a m eb i g g e rw i t l lt h ei n c r e a s eo fm o d i f i c a t i o nt e m p e r a t u r ea n d p d m d a a cc o n c e n t r a t i o nt h a nr a wf l ya s h t h ee f f i c i e n c i e so fp d m d a a c f l ya s h f o rc o l o ra n dc o dr e m o v a lw c r eg r e a t e rt h a nr a wf l ya s h t h er e s u l t sa l s oi n d i c a t e t h a tt h em e c h a n i s mi nw a s t e w a t e ru e a t m e n to f m o d i f i e df l ya s hi st h es y n t h e t i ce f f e c to f c h a r g en e u t r a l i z a t i o na n da d s o 州o nb f i 蟛n g i ti sa f l e ww a yt ol t u s ef l ya s h k e yw o r d s ：f l y 硒kp o l yd i m e t h y d i a u y l a m m o n i u mc h l o r i d e ( p d m d a a c ) ，m o d i f y , z e t ap o t e n t i a l ，s p e c i f i cs u r f a c ea r e a , 掣测a r w a s t e w a t e rt r e a t m e n t , m e c h a n i s m 3 山东大学硕士学位论文 第1 章引言 1 1 本研究的目的和意义 目前，我国水资源受到了不同程度的污染，且有不断加剧的趋势，大量未经 处理的工业和生活污水的排放，严重污染了江河、湖泊和沿海海域的水质，更加 剧了水资源的紧张程度。据不完全统计，我国城市污水年总排放量3 5 x1 0 i n 3 ， 左右【l 】将近8 0 的污水未经处理直接排放，全国l 3 以上的水体受到不同程度 的污染，每年因水污染所造成的经济损失已达4 0 0 亿元 2 1 可见，城市污水处理 问题已经刻不容缓。 目前，废水的处理有生化法、离子交换法、吸附法、化学氧化法、电渗析法 和絮凝沉降法等多种方法，其中，应用最广泛、最普遍、并且成本较低的处理方 法仍然是絮凝沉降法【3 】。由于有机絮凝剂与无机絮凝剂相比，有用量少，絮凝速 度快，受共存盐类、介质及环境温度影响小，处理过程短，生成的污泥量少等特 点，所以，在国内广泛用于石油、印染、食品、化工、造纸等废水的处理中。但 是，其缺点是价格昂贵，且大多絮凝剂本身或其水解、降解产物有毒，使其应用 受到一定的限制【4 】，而且，对一些特殊的污水和废水是无效的，例如高浓度难生 物降解的有机废水和难絮凝的重金属废水、染料废水等。 粉煤灰是燃煤电厂排放的圆体废物，是煤粉在高温炉膛悬浮燃烧后的产物， 它的形成过程与活性炭的制作过程有相似之处，因此其颗粒的形态和表面结构与 活性炭相似，具有较大的比表面积，同时粉煤灰中存在大量a 1 、s i 等活性点， 使之具有较强的吸附能力嘲但目前对粉煤灰的利用率只有4 1 7 t 6 i ，大部分仍 占用大量土地堆存起来，污染了环境，破坏了生态平衡。随着对粉煤灰物理化学 性质的深入研究，人们越来越关注粉煤灰在环境保护中的应用，尤其在水处理中， 已有很多成功的例子【7 棚但从已有的文献报道看，粉煤灰的处理效果还有待于 进一步提高，以减少污泥的产量。 p d m d a a c 是一种水溶性阳离子高聚物，在水处理领域中应用广泛。但是， 如果将其直接用于印染废水的处理，处理效果不是很好，且投加量不易控制i l 哪。 本论文的目的是以电厂粉煤灰为原料，用阳离子絮凝剂p d m d a a c 对粉煤 山东大学硕士学位论文 灰进行改性，制备出p d m d a a c 改性粉煤灰，并将改性后的粉煤灰用于模拟废 水和实际废水的处理，然后，将处理完废水后的改性粉煤灰用作水泥掺和料，以 避免二次污染的产生，最终实现以废治废，为我国的环境保护事业做出新的贡献 同时，利用先进的物理化学检测手段，结合其它一些常规的实验方法，对改性粉 煤灰的形态特征和比表面积、电动特性和粒度分布等加以测定，并与未改性粉煤 灰对比，对p d m d a a c 改性粉煤灰的机理和改性后粉煤灰处理废水的机理进行 研究，为粉煤灰的再利用提供一定的理论基础。 1 2 文献综述 1 2 1 粉煤灰的产生途径 燃煤电厂将煤粉磨细成1 0 01 1 3 1 1 以下的细粉，用预热空气喷入炉膛悬浮燃烧， 产生高温烟气，由捕尘装置捕集，就得到粉煤灰，也叫做飞灰( f l ya s h ，简称f a ) 煤粉粒子在炉膛内燃烧时，温度高达1 3 0 0 ，呈熔融液滴状，受湍流作用悬浮 在气流中，外界气压从四面八方均匀地压向这些液滴，使其表面以最大张力来承 受，形成球状小液滴冷却速度快，形成玻璃体，大液滴冷却速度慢，在内部可 形成晶体有些液滴受气体裹夹，形成不同壁厚的空心球体，当冷却过快时，薄 壁空心球体能破裂成碎片。最后形成的粉煤灰是外观相近，颗粒较细但并不均匀 的多相混合物1 1 2 2 粉煤灰的组成和物理化学性质 1 2 2 1 矿物组成 粉煤灰的矿物组成主要为无定形相和结晶相两大类无定形相主要为玻璃 体，约占粉煤灰重量的5 0 8 0 ，是主要矿物成分，蕴含有较好的化学能，具 有良好的化学活性。此外，含有的未燃尽的碳粒也属于无定形相。粉煤灰的结晶 相大都在燃烧区内形成，又往往被玻璃体包裹但有些粉煤灰的颗粒表面又粘附 有细小的晶体( 见图l 1 ) 因此，粉煤灰中单独存在的结晶体极为少见，单独从 粉煤灰中提纯结晶矿物相也十分困难粉煤灰的矿物组成对粉煤灰的性质和应用 山东大学硕士学位论文 具有重要意义 1 2 2 2 物理特性 。磊 图1 1 粉煤灰的矿物组成图 由粉煤灰的形成过程可知，粉煤灰是煤粉在1 3 0 0 1 5 0 0 0 的炉膛内悬浮燃 烧，经受热面吸热后冷却形成的，其形成过程与活性炭相似粉煤灰的外观像水 泥，组分中的含碳量使其有着由乳白到灰黑等不同颜色；粉煤灰颗粒大部分是玻 璃球体，表面疏松多孔，比表面积大，且存在大量s i ，a l 等活性基团单个粉 煤灰颗粒的粒径约为2 5 3 0 0 p m ，平均几何粒径为4 0 p m ，密度为2 2 3 k g m 3 ， 容重5 5 0 6 5 8k g m 3 ，孔隙率一般为6 0 7 5 ，比表面积为2 5 0 0 5 0 0 0 m 2 g 其具有较强的物理吸附作用【1 2 1 3 1 粉煤灰的颗粒形态如图1 2 图1 5 所示的粉 煤灰的透射电镜图( t e m ) 和扫描电镜图( s e m ) 从4 个图中可以看出，粉煤 灰颗粒主要以圆形颗粒为主，还含有一部分是无定形的颗粒，有的圆形颗粒的表 面还有小孔存在( 见图1 - 4 ) 6 图1 2 原粉煤灰的透射电镜( 1 0 4 )图1 3 原粉煤灰的透射电镜( 1 0 4 ) 山东大学硕士学位论文 图1 4 原粉煤灰的扫描电镜图( x 4 0 0 0 )图卜5 原粉煤灰的扫描电镜( 1 0 0 0 ) 1 2 2 3 化学成分 粉煤灰的主要成分是s i 0 2 和a 1 2 0 3 ，还含有少量的i ：e 2 0 3 、m g o 及其他物 质，表l - l 的数据是我国3 1 个火电厂的3 6 种粉煤灰的主要组成的平均值及变化 范围其中，f e 、c a 、m g 部分溶出，a l 、s i 以复杂的复盐玻璃体红柱石( 3 a 1 2 0 3 s i 0 2 ) 的形式存在，溶解性较差。但舢、s i 等活性点能与吸附剂通过化 学链或离子键作用发生结合，而产生化学吸附作用【1 4 1 表i - i 粉煤灰的主要化学成分 1 2 3 粉煤灰的危害及国际上综合利用的现状 在相当长的时期内，燃煤发电还将会是我国的主要电力能源，因而粉煤灰的 产量将会持续地增加，预计到2 0 1 0 年，粉煤灰排放量将达到2 亿吨，占地1 3 3 4 万平方米以上嘲。 每年排放大量的粉煤灰，如果堆置，会产生扬尘，污染大气，对人体危害很 大；排入河道水系会造成河流淤积，污染水质【i 习；用土壤填埋，贮灰池存储， 灰中潜在毒性物质会对土壤、地下水造成污染因此，粉煤灰的处理和应用一直 是环保部门关注的焦点美国在2 0 世纪3 0 年代就开始对粉煤灰的资源化进行研 山东大学硕士学位论文 究，至1 9 8 9 年，其利用量平均每年增加1 0 0 万吨i j6 】目前，日本粉煤灰的利用 率已达1 0 0 ，法国7 5 ，德国6 5 ，英国为4 6 2 t m 我国粉煤灰的综合利用 起步较晚，但亦取得了可喜的成果。目前，我国每年排放的粉煤灰约1 6 亿t ， 其利用率为4 1 7 左右，主要用于烧砖、筑路、建材、选取漂珠、改良土壤等 大部分仍占用大量土地堆存起来，污染了环境，破坏了生态平衡。随着国内外对 粉煤灰化学成分、颗粒特性等性能的深入研究，在粉煤灰直接利用的基础上，发 展了精细利用，而且利用粉煤灰制备了大量的水处理材料，并将其用于水处理， 取得了较好效果，达到了以废治废的目的，实现了经济环境的协调发展【l 即。 1 2 4 粉煤灰的利用途径 1 2 4 1 粉煤灰在建筑和建材工业中的应用 目前，我国粉煤灰的大宗利用途径是生产建筑和建材材料，主要是配制粉煤 灰水泥、粉煤灰混凝土和生产粉煤灰烧结砖、粉煤灰蒸养砖、粉煤灰砌块、粉煤 灰陶粒等。 粉煤灰水泥”9 1 粉煤灰主要由活性二氧化硅和三氧化二铝组成，因此它可以代替粘土组分进 行配料，用于水泥的生产 粉煤灰用于水泥生产，不仅具有经济效益，还具有社会效益，集中表现为： 节省燃料：增加产量，降低电能；降低产品成本，改善水泥某些性能；保护环境， 变废为宝等。粉煤灰水泥主要分为普通硅酸盐水泥和特种粉煤灰水泥，特种粉煤 灰水泥有：粉煤灰低热水泥，粉煤灰砌筑水泥( 纯粉煤灰水泥、无熟料粉煤灰水 泥、少熟料粉煤灰水泥、磨细双灰粉) ，低温合成粉煤灰水泥，粉煤灰低密度油 井水泥，优质高标号水泥，粉煤灰喷射水泥，粉煤灰早强水泥以及粉煤灰彩色水 泥等。 粉煤灰混凝土 粉煤灰混凝土泛指掺加粉煤灰的混凝土实践证明，在配制混凝土混合料时， 掺入一定量的粉煤灰，可达到改善混凝土性能，节约水泥，提高混凝土制品质量 和工程质量，以及降低制品生产成本和造价的目的它是实现粉煤灰资源化、商 山东大学颂士学位论文 品化和综合社会效益一体化的一条重要途径 粉煤灰混凝土目前已被广泛应用在土木工程、水利工程和建筑工程，以及预 制混凝土制品和构件等方面 粉煤灰砖 2 0 - - 2 1 l 粉煤灰烧结砖：以粉煤灰和粘土为主要原料，再辅以其他工业废料，经配料， 混合、成型、干燥及焙烧等工序而成的一种新型墙体材料。烧结粉煤灰砖在我国 已有三十多年的历史，而且，随着技术的发展和工艺水平的提高，粉煤灰烧结砖 从最初掺入粘土中部分取代粘土，已发展到以粘土作粘结剂，使粉煤灰得以成型 而烧制成砖。今后进一步发展可不用粘土，采用少量无机或有机物质作粘结剂， 生产全粉煤灰烧结砖，这是我国制砖企业的一条出路，也是提高用灰率的有效途 径 根据烧结粉煤灰砖掺灰量多少，可分为低掺量( 掺合量5 0 ) 烧结粉煤灰 砖和高掺量( 掺合量 5 0 ) 烧结粉煤灰砖；按结构分，可分为实心砖和空心砖。 蒸制粉煤灰砖：蒸制粉煤灰砖是以电厂粉煤灰和生石灰或其他碱性激发剂为 主要原料，也可掺入适量的石膏及一定量的煤渣或水淬矿渣等骨料，按一定比例 配合，经搅拌、消化、轮碾、压制成型，在常压或高压蒸汽养护下制成一种墙体 材料 免烧免蒸粉煤灰砖：免烧免蒸粉煤灰砖是近几年开发出的新型墙体材料之 一，它以粉煤灰为主要原料，用水泥、石灰及外加剂等与之配合，经搅拌、半干 法压制成型、自然养护制成一种砌筑材料免烧免蒸粉煤灰砖的规格与普通粘土 砖相同。它的强度可达1 5 m p a ，各项性能可达到j c 2 3 9 7 7 粉煤灰砖的要求 它可用于填充墙，隔墙及低层民用建筑的承重墙，适合农村建筑中使用。 其他 粉煤灰还可用于生产粉煤灰砌块、粉煤灰陶粒、粉煤灰砂浆、粉煤灰人工轻 质板材等建材材料；同时，粉煤灰还可用于城建工程回填、交通工程等大型的建 筑工程中 1 2 4 2 粉煤灰在农林牧业中的应用瞄一2 4 1 粉煤灰在农林牧业中的应用，实际上就是通过改良土壤、覆土造田等手段， 9 山东大学硕士学位奄文 促进种植业的发展，以便达到提高农作物产量、绿化生态环境、培植优良饲草等 日的其主要包括改良土壤和制各化肥。 粉煤灰的改土与增产作用 粉煤灰中的硅酸盐矿物和炭粒具有多孔性，是土壤本身的硅酸盐矿物所不具 备的。此外，粉煤灰粒子之间的孔度，一般也大于粘结了的土壤的孔度。粉煤灰 施入土壤，除其粒子中、粒子间的孔隙外，粉煤灰同土壤粒子还可以连成无数“羊 肠小道”，为植物根吸收提供薪l 的途径，构成输送营养物质的交通网络。粉煤灰 粒子内部的孔隙则可作为气体、水分和营养物质的“储存库”。粉煤灰施入土壤， 还能改善土壤的毛细管作用和溶液在土壤内的扩散情况，从而调节了土壤的含湿 量，有利于植物根部加速对营养物质的吸收和分泌物的排出，促进植物正常生长 粉煤灰除了能改善粘土以外，还能调节土壤的p h ，改良酸性土壤、盐碱沼 泽地，调节土壤的温度，增加土壤的养分元素，对南方缺钾需硅的酸性水稻田也 有良好的作用。此外，粉煤灰对土地可起到熟化作用，对砂土壤可起到防漏保肥 的作用、 一些实验和生产实践表明，不同土壤合理施用符合农用标准的粉煤灰都有增 产作用一般以亩施5 x1 0 4 埏增产效果最好贾得义等人利用焦作电厂新厂灰 色粉煤灰和老厂黑色粉煤灰，对重粘土地进行改良，并试种小麦实验结果表明， 施用粉煤灰比不施粉煤灰，小麦产量有明显增加；在一定施用量范围，施粉煤灰 多比施粉煤灰少，产量也有明显增加同时，粉煤灰还有抗病虫害的作用，其对 小麦的锈病、水稻的稻瘟病、大白菜的烂心病等都具有明显的抗性作用 粉煤灰肥料 粉煤灰中含有人们迄今所知植物生长所需的1 6 种主要种元素和其他营养物 质，被人们称为长效复合肥。因此，人们便以粉煤灰为主要原料，经过加工处理， 制成多种高效复合化肥，主要有硅钾肥、硅钙钾肥、粉煤灰磁化肥、粉煤灰磷肥、 粉煤灰复混肥料等 1 2 4 3 粉煤灰在化学工业中的应用雎5 2 明 人们在了解粉煤灰的物质组成和结构的基础上，发展了粉煤灰的精细利用， 即在化学工业中的应用主要包括利用粉煤灰制分子筛、生产粉煤灰拒水粉、制 山东大学硕士学位论文 粉煤灰高分子材料填充荆( 塑料制品的填充荆、橡胶制品的填充荆等) 、作为油 毡生产中的填充料、制各粉煤灰饰面材料( 微晶玻璃、饰面玻璃等) 、提取铝的 化合物等 1 2 5 未改性粉煤灰在废水处理中的应用 1 2 5 1 处理印染、染料废水 我国是纺织、印染大国，印染废水日排放量约4 0 0 万m ? ，主要污染物为浆 料、油荆、染料、助剂等，其色度深、有机物含量高，如不加以处理直接排入水 体，将导致水体透光率降低，从而使水生生态系统破坏，严重污染环境目前， 治理该种污水主要采用生化法，其不但一次投资及运行费用高，且技术条件复杂， 难于管理，脱色率和c o d 的去除率也都不很理想早在2 0 世纪中期，n e l s o n 等就指出利用粉煤灰能大幅度降低废水中的c o d 和b o d s 鲫，有人探讨用粉煤 灰治理该种废水，在许多方面取得了成功 在1 9 8 6 年，佳木斯纺织印染厂就利用本厂电站挥放的粉煤灰对生产废水进 行治理，使该厂各种污染物的排放浓度远低于国家规定的排放标准，出水全部 回用，从而减轻了对环境的污染，节约了地下水网李长春等将水膜除尘器所 除下的粉煤灰和水的混合物与印染厂的碱性污水混合，在搅拌反应器内完成混 凝、吸附等一系列反应后进入沉淀池，实行灰水分离经测定，c o d 的去除率 基本稳定在8 5 左右，色度去除率高达9 5 ，s s 的去除效果最好，为9 6 6 三项指标的去除效果都比较令人满意1 2 9 】徐晴报道了阜新毛条厂将除去毛屑及 杂质的染整废水直接打入煤粉炉净化烟气用的水膜除尘器，在水膜除尘器中， 污水与烟气同时被净化，烟气中的烟尘大部分被清洗下来，同时处于活化状态 的粉煤灰吸附水中大部分的c o d 、b o d 5 、色素等本方案对c o d 的去除率为 7 5 ，对b o 的去除率为7 6 ，对色度的去除率为7 1 4 效果良好，其一 次投资及运行费用也比其他方法低得多p 研 阎存仙等研究了粉煤灰对活性艳兰x - b r 的去除效果，发现在浓度2 0 0 6 0 0 m g l ，p h2 1 0 ，加灰量6 0 p j l 时振荡吸附3 h ，色度的去除率可达9 5 以 上吸附后的粉煤灰可烧制成砖，对水环境不会造成二次污染p ”张金利等利 山东大学硬士掌位论史 用粉煤灰固定床吸附处理难生| 匕处理的酸性红3 b 染料废水，考察了处理量、 染料浓度、粒径等对处理过程穿透时间的影响规律嘲刘国光等对粉煤灰在印 染废水中的吸附性能进行了研究，结果表明。在低温、碱性条件卡粉煤灰对 印染废水的吸附能力为活性炭的7 5 以上，且成型处理对其吸附性能影响不大， 这为粉煤灰在工业上的实际应用提供了前提【3 3 1 1 2 5 2 处理含重金属废水 重金属废水主要来自金属矿山、冶炼、电镀、农药、医药、油漆等工业重 金属不能被生物降解为无害物，它们在水中富集起来。造成水体污染，最终危害 人体健康大量研究表明，粉煤灰对h 者气f b 2 + ，n i 2 + 、c ，、c d 2 + p 4 等均有较 好的处理效果郑礼胜等研究了粉煤灰去除n i 2 + 、c ，的条件发现，在废水p h 4 1 2 ，金属离子浓度o 5 0 m g l 范围内，按金属粉煤灰重量比1 1 1 0 0 0 投加粉煤灰， 金属离子的去除率大于9 9 ，处理后的废水可达捧放标准，且p h 近中性f 3 鼻翊 p r i c o u 等研究了粉煤灰对c u 、z n 、p b 的去除效果，发现当单独用粉煤灰时， 其去除效果随口h 值升高而增大；而与石灰联用时，在p h = 5 时，1 0 0 m g l 的粉 煤灰中加入2 0 的石灰，对三种金属的去除效果均很好口刀s a s i t 和s e b a s t i o n r i s 均研究了粉煤灰对h g 的吸附，s e n 指出，在p h 3 4 4 5 。吸附时闻为3 h 时， 对浓度小于1 0 m s l 的溶液，h g 可以完全被去除s e 发现，h g 的去除率随p h 的升高而增大，且其吸附机理是h g 与粉煤灰表面各种氧化物之间发生了化学反 应口瓢3 9 1 齐广才等对用粉煤灰处理含砷废水进行了实验，结果表明，当废水中 含砷量为l o 1 5 m g l ，按确糟煤灰重量比i f 2 0 0 0 投加粉煤灰，砷的去除率达 4 7 ，经过多次处理，可达排放标准粉煤灰能同时处理a s ( ) 和a s ( v ) 。 且a s ( v ) 的去除效果更好1 4 0 1 1 2 5 3 处理焦化废水 粉煤灰处理焦化废水的技术早已在工业实践中应用山西焦化厂是世界上第 一家采用生化粉煤灰吸附法处理焦化废水的厂家其生化出口废水经粉煤灰 处理后水质良好。无色无味，除n h 3 n 偏高外，c o d 挥发酚、硫化物、 1 2 山东大学硕士学位论文 氰化物、b o d 5 等均低于国家规定的排放标准净化后的水6 0 被回用，用过的 粉煤灰可作建筑材料f 4 l 】波兰友谊焦化厂利用粉煤灰处理该厂废水，其净化率 c o d c , 为6 5 2 ，挥发酚为8 3 9 ，氰化物为7 2 4 ，去除率均较高，出水水质 较好1 4 2 1 1 2 5 4 处理其它废水 造纸废水的c o d 、s s 含量较高，水色较深，对水环境污染较重张振声等 以粉煤灰、p f s 为水处理剂，利用粉煤灰的电性中和和吸附，聚合铁的絮凝的综 合作用，在p h6 8 时，采用先加灰，后加p f s 的投加方式，对c o d o s c o 5 5 0 7 9 1 4 4 53 7 4 5 5 65 1 6 4 0 08 6 5 5 5 7 06 6 2 3 3 0 3 7 8 2 1 2 仪器和设备 p h s - 2 型酸度计、7 8 一l a 型磁力加热搅拌器、m p 2 0 0 b 电子天平、t h z - 9 2 a 型台式恒温振荡器，8 0 0 型电动离心机，7 8 1 a 型磁力加热搅拌器，8 0 0 型电 动离心机，p h s 2 型酸度计，d z k w - c 型电子恒温水浴锅，j s 9 4 h 型微电泳仪， c o d 恒温速测仪，u v - 7 5 4 分光光度计( i - 海第三仪器厂) ，k q 2 5 0 b 型超声波 清洗器，z e t a s i z e r 3 0 0 0 h s ，m s t e r s i z e r 2 0 0 0 ，d m a x - r b 型x 射线衍射 1 9 一一 些奎查兰堡主竺堡丝苎 仪( 日本m g a k u 公司产) ，j e m - i o o c x l l 型透射电镜仪( 日本电子公司产) ，s t - 0 8 a 型比表面积测定仪等。 2 2 实验方法 2 2 1 粉煤灰的改性方法 将5 0 9 干燥的粉煤灰与1 0 0 m l 一定浓度的p d m d a a c 溶液混合在一起，在 恒温条件下搅拌反应一定时间，产物经抽滤、洗涤后，在8 肛9 0 下烘干，研磨 过1 2 0 目筛，制得改性粉煤灰 2 2 2 吸附量的测定方法 将不同浓度p d m d a a c 改性的粉煤灰，分别称取0 5 9 左右，在4 0 0 ( 粉 煤灰在高于l o o o 的温度下形成，此灼烧温度对其质量没有影响，但根据实验结 果，p d m d a a c 在该温度下能完全烧尽。) 的马弗炉中灼烧2 h ，根据灼烧前后的 质量差，计算p d m d a a c 在粉煤灰上的吸附量口 口= m a - m b 式中：m 。灼烧前改性粉煤灰的质量( g ) 灼烧后改性粉煤灰的质量( g ) 2 2 3 染料废水的配置 称取一定质量的染料于i o l 自来水中。搅拌均匀，配成浓度为2 0 m g l - 1 l o o m g l 叫的一系列浓度的模拟印染废水( 染料废水的p h 在8 0 左右) 2 2 4 模拟染料的标准曲线 精确配置5 、1 0 、2 0 、4 0 、6 0 、8 0 、l o o m g l 的模拟染料废水，以蒸馏水为 参比在其最大吸收波长处测定其吸光度，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标， 一 山东大学硕士学位论文 绘制标准曲线，各种模拟染料废水的标准曲线见图2 一l 图2 - 5 剖 叠 釜 浓度( h ，l ) 图2 - 1 还原大红的标准曲线 图中曲线的关系为：y = 0 0 0 1 7 + 0 0 0 8 5 x r = 0 9 9 9 9 8 魁 安 警 蕾-tm，砷 浓度( - 暑l ) 图2 - 2 分散黄的标准曲线 图中曲线的关系为：y = 0 0 0 8 4 1 - f 0 0 1 5 5 1 xr = 0 9 9 8 1 9 2 ，o 箩0 6 督 ” 浓度( r a g l ) 2 i 山东大学硕士学位论文 图2 - 3 分散兰的标准曲线 图中曲线的关系为：y - - 0 0 0 8 8 5 + 0 0 1 1 7 5 x r = 0 9 9 9 8 7 旅度( m g l ) 图2 - 4 活性萸的标准曲线 图中曲线的关系为：y = 0 0 0 4 6 + 0 0 1 4 2 9 x r = 0 9 9 9 8 8 趟 絮 昏 o柏o 1 浓度( 吣几) 图2 - 5 活性艳红的标准曲线 图中曲线的关系为：y = o 0 4 2 8 8 + 0 0 1 8 1 4 x r - - 0 9 9 7 1 8 上述各式中：x 为染料的浓度( m g l ) ，y 为吸光度，r 为相关系数 2 2 5 染料废水的脱色实验 取1 0 0 m l 模拟染料废水于2 5 0 m l 锥形瓶中。加入一定量的改性粉煤灰，搅 拌一定时间，静置沉淀1 0 m i n 后，取上层清液，以蒸馏水为参比，在模拟染料废 ” “ 他 ” 越鬃登 山东大学硕士学位论文 水的最大吸收波长处测定其吸光度，然后计算脱色率叩( ) 。 脱色率计算公式： 。 叩= ( 1 一丢) 妇0 0 4 一处理前溶液的吸光度 一一处理后溶液的吸光度 2 2 6 吸附等温线 将定量的吸附剂与一定量已知浓度的溶液相混合，在一定温度下振摇使达平 衡。澄清后，分析溶液的组成。从浓度的改变可以求出每克固体所吸附溶质的数 量a xw ( w - w o )口= 所m 式中：? 1 吸附剂的质量 形溶液的质量 、w 溶质起始和终了的质量分数 2 2 7z e t a 电位的测定方法【5 5 】 应用j s 9 4 h 型微电泳仪进行测定，采用0 5 c m 厚的玻璃样品池，电极内置在 池内样品用量，每次0 5 m l ，正负转向时间为0 3 0 秒至1 2 0 秒连续可调，采样 时间3 l o 秒电极间电压可根据需要调节( 一般采用1 0 m y ) 。采样温度探头可 自动连续对环境温度进行采样，返回计算机，自动调整参数，用于计算z e t a 电 位采用计算机多媒体技术，在给定环境下，超细颗粒自动经放大1 2 0 0 倍，连 续“拍照”，提供双向共两幅灰度图象进行分析计算 山东大学硕士学位论文 2 2 8 比表面积的测定方法 将未改性粉煤灰及改性粉煤灰于8 0 ( 2 干燥1 h ，用0 0 0 0 0 的分析天平准确称 取4 0 0 厅l g 左右的粉煤灰及改性粉煤灰，置于测量弯管中，在液氮和蒸馏水交替 的环境中完成吸附和脱附的过程，根据吸附和脱附峰的面积计算出比表面积 2 2 9 粒度分布的测定 称取粉煤灰0 3 0 9 ，置于l o o m l 的盛水小烧杯中，在超声清洗器中超声震荡 l o m i n ，然后，倒入激光粒度散射仪的大烧杯中，加入事先排除空气的自来水， 稀释至约8 0 0 m l ，使其浊度保持在1 0 2 0 n t u 之间，在搅拌和超声的作用下， 利用激光被颗粒散射的原理，测定粉煤灰在水中的粒度分布，仪器自动绘制粒度 的正态分布图，同时给出粒度分布的数据。 2 2 1 0 结构形貌的研究 将粉煤灰及改性粉煤灰在乙醇中分散后，滴到有支撑膜的铜网上，用滤纸吸 去多余的液体，晾干后放入j e m 1 0 0 0 x i i 型透射电镜内观察拍照 2 2 1 1c o d 的测定【s 6 1 ( 1 ) 测定步骤：取3 0 m l 摇匀的待测水样于反应管中，按顺序依次加入一滴氯 掩蔽剂，l m l 专用氧化剂，然后垂直快速加入5 0 m l 催化剂使用液然后将 反应管放入t l l a 型c o d 速测仪中，于1 6 5 下反应l o 分钟，然后进行 空气冷却，向各反应管中加入蒸馏水3 0 0 m l ，盖塞摇匀，然后于波长6 1 0 r i m 处，以水为参比，测定各溶液的吸光度，由吸光度与相应的c o d 标准曲线 上查出相应的c o d 值。 ( 2 ) c o d 标准曲线的制作： 称取o 8 5 0 2 9 邻苯二甲酸氢钾，用蒸馏水配制浓度相当于c o d l 0 0 0 m g l 的 标准液，然后配制已知浓度的一系列试样( 6 个) ，分别测其吸光度( a ) ，标绘 吸光度与相应的c o d 标准曲线，见图2 - 6 c o d ( m g ，l ) 图2 6 吸光度与c o d 的关系曲线 图中曲线关系式为：y = o 0 0 3 9 4 5 + 0 0 0 0 2 1 3 9 x ：r = 0 9 9 9 9 式中：x 为c o d ( r a g l ) y 为吸光度；r 为相关系数 2 2 1 2 油含量的测定方法 ( 1 ) 测定原理：取一定量的试样，经石油醚萃取定容后，在2 2 5 n m 波长下， 测定含油量测定时，标准油储备液，标准油使用液的制各方法及含油量 的测定方法均参阅文献 ( 2 ) 油标准曲线的制作：向5 0 m l 容量瓶中加入适量标准油液( 浓度为 o 1 m g m 1 ) ，用石油醚定容，配制一系列已知油浓度的试样( 5 个) ，在2 2 5 n m 处，用1 0 m m 石英比色皿，测定其吸光度( a ) 经空白校正后，以油( r a g l )