粉煤灰改性及其鈍化污泥與吸附水中的Cu和Zn的研究.pdf

1、污水處理廠產生的污泥中含有的重金屬Cu2+和Zn2+嚴重超標，限制污泥利用，并且對環(huán)境危害性極大?；鹆Πl(fā)電廠燃煤后產生的固體廢棄物粉煤灰的大量堆積，在占用土地資源的同時對周邊環(huán)境造成了嚴重污染。嘗試采用粉煤灰去除污水中的Cu2+和Zn2+以及鈍化污泥中的Cu2+和Zn2+，以達到以廢治廢、節(jié)約經濟成本的目的。研究在“十二五”國家水專項的支持下，開展了粉煤灰的對比、改性、吸附重金屬、鈍化污泥以及污泥的淋濾實驗的理論性研究。
　　首先

2、，對黑龍江省和遼寧省的粉煤灰組分進行分析，研究表明兩地的粉煤灰主要含有SiO2(石英)、Al3Si2O13(莫來石)和SiO2（方石英）等晶相結構，且化學組成所含比例及比表面積（~1.00m2/g）相似；表面形貌均為多孔玻璃球狀且顆粒尺寸相似；兩地粉煤灰表面均含有大量的C-C骨架震動峰（1087、1091cm-1）、對稱Si-O-Si彎曲伸縮振動峰（796cm-1）、Si-O彎曲振動峰（459cm-1）。其次，采用正交實驗考察不同改性方

3、法對粉煤灰吸附重金屬離子的效果，優(yōu)化了酸（堿）的濃度、酸（堿）灰比、浸漬時間，或微波功率、微波時間等參數(shù)。當微波功率為400W、輻照10min、NaOH為6mol/L、浸漬時間為3h、堿灰比為5:1時，所制得的改性粉煤灰比表面積最大為21.01m2/g，成了新的礦物質Ca2SiO4，表面激發(fā)出大量的-OH伸縮振動峰（3614cm-1、3564cm-1）、Si-O（661cm-1）、-NH2（1620cm-1）、-NH2（599cm-1）

4、和-CH3（2970cm-1）等官能團，顆粒表面粗糙且吸附孔道增多，因此其鈍化重金屬能力明顯增強，且改性粉煤灰較原狀粉煤灰激發(fā)出更多的晶相物質，表面具有更多的活性基團，有利于促進Cu和Zn重金屬由不穩(wěn)定態(tài)向穩(wěn)定態(tài)轉化和吸附重金屬。
　　本研究進而通過動力學模型、熱力學模型、吸附等溫線等多種吸附實驗確定其外在化學條件對最佳改性粉煤灰吸附Cu2+和Zn2+的影響。結果表明，改性粉煤灰吸附Cu2+和Zn2+的反應過程中，隨著pH、初始離

5、子濃度以及改性粉煤灰投加量的增加，吸附去除率越大；并且該反應符合Langmuir模型，Cu2+和Zn2+的理論最大吸附量分別為26.25mg/g和22.03mg/g；該反應符合擬二級吸附動力學模型；根據吸附熱力學模型可知，該反應屬于吸熱的化學自發(fā)反應。
　　最后，考察了最佳改性粉煤灰對Cu2+和Zn2+的鈍化時間和投加量對鈍化效果的影響。結果表明，隨著粉煤灰的投加量增加污泥中重金屬Cu和Zn的鈍化效果越好，當投加量為40％時，鈍化