粉煤灰处理六价铬论文

1、淮北师范大学2012届学士学位论文利用粉煤灰处理含铅(vi)废水的试验研究学院、专业生命科学学院环境科学研究方 向环境科学学生姓名孟令鑫学号20081503029指导教师姓名王馨指导教师职称讲师2012年5月13日利用粉煤灰处理含锯（vi）废水的试验研究孟令蠡（淮北煤炭师范学院生命科学学院）（指导教师：王馨）摘要 木试验以淮北电厂粉煤灰为样品，研究了粉煤灰对废水中cf的处理效果。研 究了不同的接触时间，不同质量的粉煤灰以及不同温度条件下粉煤灰对废水中钮离子 的去除效果，试验结果表明粉煤灰在与废水中锯离子反应100分钟后，去除率变化微 弱；粉煤灰对洛离子的吸附效果随着粉煤灰投加量的增加而增加；粉

2、煤灰在35°c条 件下对含馅废水有非常好的去除效果。进一步探讨了粉煤灰去除c+的机理，粉煤灰 去除废水中的cr：主要是通过静电吸附、阳离了交换吸附和表面络合吸附作用。木试 验的结论对粉煤灰的综合利用具有一定的参考价值。关键词粉煤灰；含锯废水；火焰原子吸收experimental study on fly ash treatment of waste water containingchromiummeng lingxin(department of biology of huaibei coal industry teachert college)tutored by wang xi

3、nabstract using the fly ash as sample, the essay studies the effect of fly ash on cr6+ of waste water containing chromium. studying the removal effect on waste water containing chromium from the fly ash under different contact time, different qualities of fly ash and different contact temperature, t

4、he result shows that after the one hundred minutes9 reaction between fly ash and waste water containing chromium, the effect of removal carft obviously improve, while with the cast of fly ash being improved, the absorption effects of fly ash on cr6+ of waste water containing chromium enhance. the fl

5、y ash has a high removal rate adsorption on the temperature of 35°c. the essay further studies the rcm oval mechanism of fly ash on cr6+、which is mainly through its electrostatic adsorption, cation exchange adsorption and surface complexation adsorption. the conclusion of this essay have a cert

6、ain reference value for the integrate using of fly ashkeywords fly ash； cr6+ of waste water containing chromium; atomic absorption.ill目次1引言51. 1粉煤灰的定义及应用现状51. 2粉煤灰吸附性及影响因素研究现状52试验材料与方法72. 1试验材料72. 2试验仪器及药品72. 3试验方法72. 4试验原理72. 5试验过程73结果与分析83. 1粉煤灰用量对銘的去除率的影响83. 2吸附时间对锯的去除率的影响53. 3吸附温度对铭的去除率的影响64粉煤灰去

7、除废水中銘离子的机理及有关性质74. 1机理74.2物化特性与吸附特性的相关性75结论13参考文献：14致谢：151引言1.1粉煤灰的定义及应用现状粉煤灰是以煤为燃料的火力发电厂炼粉锅炉排出的废渣，是一种人工火山灰质 材料。从化学组成方面分析，主要是硅质和硅铝质材料，其中的氧化硅、氧化铝及氧 化铁等的含量一般在85%左右，氧化钙、氧化镁和氧化硫的含量较低，主要由晶体矿 物和玻璃体组成。从粉煤灰的颗粒特性方面分析，主要由玻璃珠、多孔玻璃体及碳粒 组成，其粒径在0.0010.1毫米之间，与粉质粘十和砂土相比，其粒径分布较窄， 是一均质级配材料目前我国电力发电主要依靠煤炭的燃烧，每年排出的粉煤灰近三

8、千力"吨，大量废 渣的产生不仅占用了大片土地、堵塞河道，而冃产生了较为严重的环境污染问题。 因此，如何利用粉煤灰的特性，进行合理应用，是人们较为关注的问题。冃而有人将 其用于环境污染的治理，据研究，碱性粉煤灰可以去除废水中的重金属和氨氮、净化 空气。另外，粉煤灰还被应用为特殊比表面积和具有很高阳离子交换容量的沸石产詁 和类沸石产品用于去除污染物。国外研究证明，粉煤灰对铜，锌，钻等重金屈离子的吸附容量(mg/l)分别为： cul5-20, zn7-10, pb4-7o吴文龙等研究了 了粉煤灰处理含铜、锌、铅、钻等废水的 试验，结果表明灰水比在1： 10-1： 50的范围内时粉煤灰刈它们

9、的去除率均在90%以 上，因此可以证明粉煤灰是一种理想的重金属废水处理剂。1. 2粉煤灰吸附性及影响因素研究现状吸附法处理含重金属离子废水，通常采用活性炭作为吸附剂，其具有去除率高， 吸附能力强的优点，但由于其价格较高，很难大规模应用。而粉煤灰细度较小且有着 较高的比表面积叫 具有一定的吸附能力，在研究中发现粉煤灰经适当改性后对溶液 屮的锯等重金屈离子具冇良好的吸附性能，进而对用改性粉煤灰分别处理含重金屈离 了銘、铅、铜、镉废水的适宜工艺条件进行了试验研究，并将它应用到电镀废水的处 理，处理后的废水达到了排放标准。粉煤灰除了能够吸附去除有害物质外，其中的一 些成分还能与废水屮的有害物质通过吸附

10、絮凝沉淀协同作用使废水得到净化。另 外，由于粉煤灰是多种颗粒的混合物，空隙率较大，废水通过粉煤灰时，粉煤灰也能 过滤截留一部分悬浮物。但粉煤灰的混凝沉淀的过滤只是对吸附起补充作用，并不能 代替吸附的主要作用。人量的国内外资料表明，影响粉煤灰吸附性能的主要因索有：1温度国内外研究表明，温度越低，粉煤灰对废水中有害物质去除率越高,升高温度不利 于吸附。刘国光等发现温度越低，越冇利丁粉煤灰对印染废水的处理。2溶液ph值ph值直接影响处理效果，但ph值的影响结果与吸附质的性质冇关。如用粉煤灰 处理含氣废水，在酸性条件下效果好，而处理含磷废水是在屮性条件下磷的去除率最 咼。3粉煤灰的物理化学性质粉煤灰的

11、粒径，比表面积，化学组成对其处理效杲有着直接的影响。一般地，比 表面积大，含活性氧化铝，氧化硅及未燃尽碳高，去除效果好。也冇将粉煤灰活化以 提高其吸附性能的研究报道，但活化成木较高，使其在工业应用屮受到了很大限制。 4吸附质的性质作为吸附质的污染物，英溶解度，分子极性以及分子量都对吸附冇一定的影响。 与活性炭相比，粉煤灰对分了量大的污染物吸附效杲较好，因为分了量大分了间引力 强，物理吸附更易进行。因此，粉煤灰对造纸等以大分子污染物为主的废水表现出较 好的吸附性能。2试验材料与方法2. 1试验材料试验所用粉煤灰为淮北电厂的粉煤灰，其主要成分为：sio2,mgo,cao,c,cuo,mno2,k2

12、o,na2o,p2 c）5,so2,a12o3,fe3o5。试验所用模拟含锯废水为配制浓度的含铮溶液，处理前的浓度为250mg/lo2. 2试验仪器及药品试验仪器：140目与160目标准检验筛,syc-lb恒温冋转式调速摇床,wfx110 型原子分光光度aa spectrophotometer, dl1单联电炉，gzx-9240mbe电热恒温 鼓风干燥箱，ja2003型电了吠平，容量瓶（100, 1000, 2000m1），试剂瓶若干个， 锥形瓶，吸管，移液枪，烧杯等仪器。2. 3试验方法（1）粉煤灰吸附剂的制备将粉煤灰置于通风处风干，用140和160廿标准检验筛进行筛分。（2）标准曲线的制备

13、銘标准溶液（甲）：称取重銘酸钾2. 8288克于250毫升烧杯中，加入（1： 1） 硝酸20毫升，加热，溶解完全后蒸至近干，加盐酸5毫升，加30毫升水，加热使盐 类溶解，冷却后移入1升容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，此溶液每毫升含偌1 毫克。钻标准溶液（乙）：准确吸取标准溶液（甲）20毫升于1升容量瓶中，加入盐 酸5毫升，用水稀释至刻度，摇匀，此溶液每毫升含銘20微克。标准系列：分别称取銘标准溶液（乙）0、20、40、60、80、100微克珞于100 毫升容量瓶屮，加入（1： 1）盐酸4毫升，用水稀释至刻度，摇匀。用火焰原子分光 光度法得到标准曲线。表住各离子的吸光度试管号123456浓度ug

14、/ml0().51.01.52.02.5吸光度abs00.04530.0964019808220.2272图1珞离子标准曲线（3）模拟含銘废水的制备将上述配置的銘标准溶液（甲）（1000吨/1）取出适量，然后稀释十倍，即成为木试验所用的模拟含洛废水(100mg/l)o2. 4试验原理粉煤灰中存在大量al、si等活性点，能与被吸附物质通过化学键结合，同时粉 煤灰的结构多孔，比表面积较大，因此具有一定得吸附性能。除si。?等主要成分外, 粉煤灰屮还含有一定量的活性炭粒子，其组成不单纯是游离碳，而是含碳多、分子 量大的有机凝聚系物，它具有多孔性结构，比表面积较大，口表面存在着许多铝、 硅及大量含氧活

15、性基因，如疑基、竣基、磺酸基等，因此，粉煤灰具冇较强的吸附 能力。2. 5试验内容与分析方法采用火焰原子吸收分光光度计法在标准曲线上分别读岀溶液中残余縮离子的浓 度，去除率的计算： =ioox-z£>式屮co：吸附前废水的cm质量浓度mg/l；c1：吸附后废水的cf质量浓度mg/lo3实验结果与分析3.1粉煤灰用量对铅的去除率的影响分别用不同质量的粉煤灰吸附剂处理40ml 100mg/l的模拟含钻废水，均在室温下, 恒温振荡lh,过滤，稀释100倍，测定水样屮剩余銘离子的浓度。表2用量对去除率的影响不同加灰量(g)吸附前c卢浓度(mg/1)吸附后c卢浓度(mg/1)去除率(%)

16、0.510. 842015.81.010. 668033.21.510. 404459.62.010. 348065.25.010. 061093.9*去除率(%)0 111110.511.525粉煤灰用量(g)图2粉煤灰用量对去除率的影响试验表明，粉煤灰对链离了的吸附效杲随着粉煤灰投加量的增加而增加，试验 选择40n)l的模拟含钻废水中粉煤灰的最佳用量为1.5克，下面对其进行数据分析，曲 公式：l吸附等温式：1/qe二1/q +仃/bq)仃/ce)；f吸附等温式:lgqe= lgk +l/n lgce 式中，qc为单位质量吸附剂吸附质的量mg/g ；ce为平衡时剩余的吸附质量，q为单位吸附剂

17、饱和吸附量；b、k为常数，n为与温度有关的常数。表2-1吸附等温线回归数据温度langmuir吸附等温式freundlich吸附等温式qbrknr253. 1591.040. 9780. 1912. 3380. 834353. 2640. 6670. 9970. 1332. 1150. 933根据表2-1相关系数分析，以langmuir吸附等温式拟合较好，因为(r>0. 960),这表 明粉煤灰对銘的吸附，随着粉煤灰用量的增加而增加，当粉煤灰用量由0.5到5g ii寸, 去除率15. 8%提升到93.9%,但从充分利用粉煤灰的角度看，并不是粉煤灰投加得越 多，粉煤灰的利用效率越高，因为当

18、粉煤灰用量到达一定时，会达到吸附饱和，继续 增加用量时，过量的粉煤灰反而浪费材料，且实验效果增加不大，当考虑到后续污泥 处理等问题，还是以粉煤灰较少用量为准。3.2吸附时间对锯的去除率的影响在250ml锥形瓶中分别加入40mll00mg/l的模拟含馅废水，粉煤灰2. 0g,稀释 100倍,振荡时间分别为20min, 60min, 80min, loomin, 120min,将处理后的溶液 过滤，稀释。用原子火焰原子吸收分光光度计法在标准曲线上分别读出溶液屮残余銘 离子的浓度，并计算去除率。表2吸附时间对倂的去除率的彫响吸附时间(min)吸附前c浓度(mg/1)吸附后cf浓度(mg/1)去除率(

19、%)2010. 533246. 76010. 265073. 58010. 138386.210010. 071992.812010. 124187.6*-去除率()1008060402002060 80 100 120吸附时间(min)图2吸附时间对鋁的去除率的影响 ce/qe117. 48x - 7. 7844r2 = 0. 9774下面在室温20°c情况下，对不同吸附吋间用一下吸附等温线方程处理，判断粉 煤灰吸附符合l吸附等温式还是f吸附等温式。605040302010000.20.40.6ce (mg/l)曲图可知，粉煤灰对鎔离子的吸附更符合langmuir模型，而不是fre

20、undlich 模型，而且在一定吋间范围内随着振荡吋间的增加去除率开始明显增加，在延长振荡 时间，去除率增加不明显，振荡时间继续延k,去除率反而下降。随着振荡时间的增 加去除率开始明显增加，当振荡时间超过100分钟后，去除率反而下降。因为达到 loomin时，吸附已经达到平衡，时间过久，反而会出现偌离了析出，造成溶液中馅 离子浓人增加，去除率因此降低。因此，试验中控制合理的吸附时间对金属离子的吸 附很有必要。3.3吸附温度对铸的去除率的影响在250ml锥形瓶中分别加入40ml l00mg/l的模拟含钻废水，粉煤灰2. 0g,稀释 100倍，振荡温度分别为25°c, 30°c

21、, 35°c.40°c将处理后的溶液过滤，稀释。用原 子火焰原子吸收分光光度计法在标准曲线上分别读岀溶液中残余銘离子的浓度，并计 算去除率。表3吸附温度对倂去除率的彫响吸附温度(°c)吸附前cf浓度(mg/1)吸附后cf浓度(mg/1)去除率(%)2510. 247765. 233010. 291071.903510. 135686. 444010. 105289. 480 111125303540吸附温度（°c）图3吸附温度对俗去除率的影响由图表可知：随着温度的增高，粉煤灰对钻离了的去除率也随z提高。当温度达 到35°c时，粉煤灰吸附剂对含洛

22、废水已经具冇非常好的去除效果。出于吸附温度， 不易控制，实验效果可能不具有一定的严密性，以后若需要对不同温度下的吸附试验 进行研究，需要充分做好准备，以更为科学的仪器来控制试验试验，保证试验数据的 科学性和严密性。4粉煤灰去除废水中铅离子的机理及有关性质4机理粉煤灰的成分相当复杂，主要是硅、铝氧化物，还含有少量的铁的氧化物，能 与被吸附物资通过化学键结合，同时粉煤灰的比表而积较大，结构多孔，因此具冇 一定的吸附性能。吸附作用主要是静电吸附、阳离了交换吸附和表面络合作用三种 形式。曲于粉煤灰还含有cao和其他少量碱金属氧化物及碱土金属氧化物与水反应 生成碱，使溶液呈碱性。粉煤灰颗粒表面的二氧化硅

23、在溶液呈碱性的条件下，会发 生化学解离而产生可变电荷，b|j：h2sio3+oh-hsio3 +h2o hsio3+oh-sio32+ h2o另外，在碱性条件下粉煤灰颗粒表面上的0h基中的h也可以发生解离，b|j：-oh-o2'晶格oh-=品格+3h+-oh-o2_从而使颗粒表面部分带负电荷，由于颗粒表面经解离带上了负电荷，而銘离子带正电 荷，因此容易被吸附在粉煤灰颗粒表面。4.2物化特性与吸附特性的相关性(1) 据大量资料的知，在试验确定的最佳条件下，不同粒径的粉煤灰吸附处理废水溶 液，(co=30mg/1, t=25° , co:原液浓度,t:室温)主要参数见表5。表5不

24、同粒径粉煤灰的吸附性能粒径范围(um)比表面积/m'/g饱和吸附量(mg/g)吸附常量全级样4. 350. 19653. 955>45.43.450. 29330. 36426. 6-45. 44. 080. 39034. 9889. 4-26. 66. 7690.410928. 736<9.47.84(2)吸附性与粒径分布，比表面积的关系粒径分布与吸附容量的关系粉煤灰的粒径越小，吸附常数和饱和吸附容量越大,对应的粉煤灰的吸附性能越好。比表面积及孔径分布与吸附特性的关系可以看出饱和吸附容量与总比表面积相关性很差。9. 4-26. 6um粒径与 26. 6-45. 4um粒径

25、相比,比表面积提高1.66倍,但吸附性能相差无几。分析认为比 表面积测定是以氮气作吸附质，而实际吸附过程，粉煤灰处理不同废水屮的污染物往 往是大分子，粉煤灰的小裂隙与微孔内表而积和孔容未能发挥作用。因此吸附容量仅 与有效吸附表面积有关，有效吸附表面积是粒径和孔径分布两者的函数。结论粉煤灰作为吸附剂，其用量，接触时间，反应温度对其吸附效果有着影响。磨 细能改变粉煤灰颗粒表而性状，改善其吸附性能，从而影响其活性。但细度大并不是 活性高的唯一因素，粉煤灰颗粒的玻璃体结构和表面性状是决定其活性的重要因 索。首先，粉煤灰对金属离子的吸附效果随着粉煤灰投加量的增加而增加，但从充分 利用粉煤灰的角度看，并不是粉煤灰投加得越多，粉煤灰的利用效率越高，因为当粉 煤灰用量到达一定时，会达到吸附饱和，继续增加用量时，过量的粉煤灰反而浪费材 料，且实验效杲增加不大，当考虑到后续污泥处理等问题，还是以粉煤灰合适用量为 准。用量的多少需要每次试验得之。其次，对于吸附振荡试验，时间的增加粉煤灰的吸附率开始明显增加，当振荡时 间超过一定吋间后，在延长振荡吋间，去除率增加不明显，吸附振荡吋间继续延长， 去除