改性粉煤灰處理氨氮廢水的研究.pdf

1、粉煤灰是燃煤電廠、冶煉、化工等行業(yè)中煤粉高溫燃燒后形成的產(chǎn)物，也是我國排放量最大的工業(yè)固體廢棄物之一。粉煤灰在形成過程中產(chǎn)生了一定的多孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，具有一定的吸附能力，因而被廣泛用于廢水處理。近年來，氨氮廢水嚴(yán)重危害水環(huán)境質(zhì)量和人類健康。隨著氨氮廢水排放標(biāo)準(zhǔn)中氨氮排放濃度指標(biāo)的不斷降低，對(duì)低濃度氨氮廢水的治理技術(shù)要求越來越高，使用固體廢棄物粉煤灰處理低濃度氨氮廢水得到研究人員的廣泛關(guān)注。目前主要的研究是通過采用氫氧化鈉、硫酸、

2、表面活性劑等物質(zhì)對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性處理，提高粉煤灰對(duì)重金屬廢水、印染廢水等廢水的處理能力。但在用改性粉煤灰處理低濃度氨氮廢水的報(bào)道中，氨氮的去除率不超過45％。如何提高粉煤灰對(duì)氨氮的去除率成為擺在研究人員面前的難題。
　　本文以山西省太原市第一熱電廠的粉煤灰為原料，首先對(duì)原料粉煤灰物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、吸附性能參數(shù)進(jìn)行全面分析;再以碳酸鈉和氫氧化鈉為改性劑，以低濃度氨氮廢水為處理對(duì)象，研究改性方法和改性工藝條件。主要研究為:
　

3、　(1)粉煤灰原料性質(zhì)分析。將電廠的粉煤灰進(jìn)行分級(jí)處理，收集200目篩下物作為實(shí)驗(yàn)原料。通過激光粒度粒形分析儀、掃描電鏡、X射線衍射儀、X射線熒光光譜儀、比表面積分析儀及納氏試劑分光光度法對(duì)粉煤灰原料的粒度、形貌、礦物組成、化學(xué)成分及吸附性能進(jìn)行分析研究，結(jié)果表明:原料的粒度主要分布在0.77μm-8.05μm之間;其顆粒呈較為規(guī)則的球形，球體與球體之間有空隙，是粉煤灰具有一定吸附性能的物質(zhì)基礎(chǔ);粉煤灰的主要礦物組成包括玻璃相和晶體物質(zhì)

4、，晶體物質(zhì)主要為莫來石和石英;其主要化學(xué)成份是SiO2和Al2O3，主要以玻璃相、莫來石和石英的形式存在，且性質(zhì)穩(wěn)定，不易參加反應(yīng);原料具有一定的比表面積和較小的陽離子交換容量，因此對(duì)廢水中的氨氮具有一定的吸附能力，但吸附能力有限，對(duì)氨氮廢水的去除率僅為14％。
　　(2)粉煤灰改性方法的研究。采用碳酸鈉煅燒水熱合成改性、氫氧化鈉水熱合成改性和氫氧化鈉煅燒水熱合成改性三種改性方法分別對(duì)粉煤灰原料進(jìn)行改性處理，通過XRD、SEM、B

5、ET分別對(duì)三種方法改性后的粉煤灰表征，XRD結(jié)果表明:采用碳酸鈉煅燒水熱合成改性后的粉煤灰形成了霞石和Na7Al7SiO16新物質(zhì);采用氫氧化鈉水熱合成改性后的粉煤灰中Al2O3的特征峰消失，并溶出大量的SiO2，形成了多孔結(jié)構(gòu);采用氫氧化鈉煅燒水熱合成改性后的粉煤灰形成了類沸石的新物質(zhì)和多孔結(jié)構(gòu)。通過SEM觀察到改性后的粉煤灰表面變得粗糙，采用BET測(cè)試發(fā)現(xiàn)粉煤灰經(jīng)過改性后，比表面積都有不同程度的提高，分別從未改性的0.16m2/g提

6、高至1.046、7.216、275.708m2/g。將改性后的三種粉煤灰用于處理100mg·L-1氨氮廢水，去除率分別為:44％、58％、94％。實(shí)驗(yàn)證明粉煤灰通過堿改性，可以提高其活性和處理氨氮廢水的能力，其中以氫氧化鈉煅燒水熱合成改性的方法最佳。
　　(3)氫氧化鈉煅燒水熱合成改性條件的研究。選取加堿量(0.2-1.2∶1)、水熱反應(yīng)中固液比(1∶1-5)和煅燒溫度(200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、800℃)

7、不同的改性條件，采用單因素實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)氫氧化鈉煅燒水熱合成改性的方法進(jìn)行了工藝條件的研究。結(jié)果表明，在氫氧化鈉∶粉煤灰為0.4∶1低的加堿量條件下，處理氨氮廢水的最優(yōu)改性工藝條件為:固液比1∶1，煅燒溫度400℃。改性后的粉煤灰生成了沸石類物質(zhì)，陽離子交換容量從原灰的5mmol/100g增加到81mmol/100g，對(duì)氨氮的去除率可以達(dá)到90％。
　　綜合三種改性方法，以氫氧化鈉煅燒水熱合成改性方法的效果最好。通過對(duì)其改性工藝條件