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        改性粉煤灰處理含鉻廢水的實驗研究

        2012-06-27 03:21:48肖先舉唐學紅
        化學工程師 2012年12期
        關(guān)鍵詞:含鉻吸附劑粉煤灰

        肖先舉,唐學紅,劉 慶

        (徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院,江蘇 徐州 221140)

        粉煤灰是燃煤電廠的排出物,每年排放量已達2億t以上,約60%的粉煤灰堆放在灰場,給環(huán)境帶來了較大的污染,因此,粉煤灰的綜合利用意義重大。粉煤灰為球狀細小顆粒,有較大的比表面積,吸附和脫色能力較強,這種結(jié)構(gòu)決定了其在水處理中有著廣泛的應(yīng)用,對重金屬離子、有機物、色度等有很好的吸附作用。對粉煤灰進行改性后,可提高其吸附性能。

        含鉻廢水是環(huán)境的主要污染物之一,對動植物體會產(chǎn)生致畸致癌作用,其主要來源是電鍍、鉻酸洗、皮革等工業(yè)。對含鉻廢水的處理,現(xiàn)主要有三種方法:電解法、離子交換法、化學沉淀法。本文采用助熔劑Na2CO3和粉煤灰混合,在高溫下進行改性,處理含Cr6+廢水,取得了較好的效果。

        1 實驗部分

        1.1 實驗材料

        粉煤灰取至徐州市某發(fā)電廠;K2Cr2O7、Na2CO3、二苯碳酰二肼。

        UV-759紫外-可見分光光度計,SX2-8-10箱式電阻爐等。

        1.2 模擬含鉻廢水的配制

        本實驗配制的含鉻廢水濃度為50mg·L-1,用120℃干燥2h的K2Cr2O7和去離子水配制。

        1.3 改性粉煤灰吸附劑的制備

        取粉煤灰進行淘洗3~4次,沉底去除上部的懸液,于干燥箱中,恒溫100℃進行干燥。將干燥后的粉煤灰和助熔劑Na2CO3按3∶1的比例均勻混合,于馬弗爐內(nèi),在 600、650、700、750℃進行活化改性,時間2h,研細后制得改性粉煤灰吸附劑。

        1.4 改性粉煤灰吸附劑吸附性能的測定

        取模擬含鉻廢水100mL于錐形瓶中,加入一定量的改性粉煤灰,于一定溫度下振蕩吸附一定時間,離心過濾,測定Cr6+的濃度。本實驗研究采用國家標準分析方法二苯碳酰二肼分光光度法[1]來測Cr6+的濃度,在波長540nm處測其吸光度,根據(jù)標準曲線計算Cr6+的濃度。本實驗用對Cr6+的吸附去除率來考察改性粉煤灰的吸附效果,具體計算公式如下:η=(C0-C e)/C0*100%。C0為 Cr6+的初始濃度(mg·L-1),C e為吸附達到平衡時 Cr6+的濃度(mg·L-1)。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 正交實驗因素與水平的確定

        根據(jù)影響粉煤灰吸附性能的單因素實驗研究,確定了五個主要影響因素:改性粉煤灰用量、改性溫度、吸附時間、吸附溫度、pH值,進行正交優(yōu)化實驗來研究分析研究粉煤灰的吸附效果。五個因素各選取4個水平選擇L16(45)實驗表。根據(jù)所查資料及單因素實驗結(jié)果確定實驗水平見表1。

        表1 正交實驗因素水平表Tab.1

        2.2 結(jié)果與分析

        根據(jù)L16(45)正交實驗表進行實驗,得到的結(jié)果見表2。

        表2 L16(45)正交實驗結(jié)果Tab.2

        對結(jié)果進行分析,5個影響因素中,改性溫度對粉煤灰吸附性能的影響最大,其次是吸附溶液的pH值,再次是改性粉煤灰用量,然后是吸附時間,影響最小的是吸附的溫度。焙燒溫度在700℃時,粉煤灰對Cr6+的吸附效果較好,當溫度在升高時,粉煤灰的吸附孔道會塌陷或堵死,使粉煤灰的吸附能力降低。pH值是影響粉煤灰的一個重要因素,在堿性環(huán)境下,粉煤灰對Cr6+的吸附能力較好,但過高也會降低吸附能力。粉煤灰的用量對其吸附能力也有較大的影響,在吸附量變化不是很大的情況下,也要考慮經(jīng)濟性。本實驗的最佳吸附方案為:①4②3③2④2⑤3。

        3 結(jié)論

        對粉煤灰進行了助熔劑高溫改性,通過正交優(yōu)化實驗進行極差分析,得出了對粉煤灰吸附性能的影響因素作用大小,得到了含Cr6+的最佳處理條件:改性粉煤灰用量2.5g,改性溫度700℃,吸附時間90min,吸附溫度25℃,pH值為7時,改性粉煤灰對廢水中Cr6+的去除率達到了87.6%。該方法工藝簡單,達到了以廢制廢的目的,具有較好的應(yīng)用前景。

        [1] 國家環(huán)境保護局.水和廢水監(jiān)測分析方法(第四版)[M].北京:中國環(huán)境科學出版社,2002.

        [2] 張小慶,王文洲,王衛(wèi).含鉻廢水的處理方法[J].環(huán)境科學與技術(shù),2004,27(B08):111-113.

        [3] 陳任翔.粉煤灰吸附法處理含鉻廢水[J].工業(yè)用水與廢水,2000,37( 5):47-49.

        [4] 胡濤,李亞云.含鉻廢水的治理研究[J].污染防治技術(shù),2005,8(18).

        [5] 方榮利,張?zhí)?提高粉煤灰活性的研究[J].水泥·石灰,1992,(1):21-25.

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