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粉煤灰對含砷廢水的處理研究

文檔作者：鄧慧文檔來源：遼寧石油化工大學環境與生物工程學院		點擊數：	更新時間： 2025年04月26日
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粉煤灰綜合利用FLY ASH CoMPREHENSⅣE UTⅡ．IZATIoN 2011 NO．6粉煤灰對含砷廢水的處理研究Application of fly Ash in Arsenic Containing Waste Water鄧 慧(遼寧石油化工大學環境與生物工程學院，遼寧撫順，1 13001)摘要：綜述了粉煤灰在含砷廢水處理方面的應用，并探討了其影響因素。結果表明，粉煤灰自身的性質如SiO：／m：0，的比例、粉煤灰表面積、顆粒孔徑、等電點及反應條件如粉煤灰的用量、溶液的pH值、處理時間、反應溫度等因素都影響粉煤灰及其改性物的除砷效果，低硅鋁比例，高比表面積和孔徑有利于砷的吸附，溶液pH的影響與粉煤灰材料的等電點有關；使用化學試劑表面改性和沸石轉型的改性方法都有助于提高粉煤灰對砷的吸附去除。關鍵詞：粉煤灰；含砷廢水；處理；影響因素中圖分類號：X773 文獻標識碼：B 文章編號：1005-8249(2011)06-0055-04砷化合物有劇毒性，可以引起肺癌、膀胱癌、肝癌、腎癌及皮膚癌等多種癌癥，被美國疾病控制中心和國際防癌研究機構確定為第一類致癌物。全世界有很多國家和地區存在嚴重的地下水污染，我國局部地區地下水砷含量嚴重超標。因此，美國和歐盟已經將衛生標準中飲用水的最高允許濃度從501xg／L降到了lO斗g／L…。據國內外相關資料報道，目前處理水中砷的常見方法有絮凝法、氧化法、膜分離法、離子交換和吸附法等。吸附法是水中砷去除的有效方法之一，其常用的吸附劑有活性氧化鋁、活性炭、功能樹脂和金屬氧化物等。粉煤灰是燃煤發電廠排放的一種固體廢棄物。由于粉煤灰主要成分是SiO：,A1：0，、CaO、Fe：O，等，顆粒多呈多孔型蜂窩狀組織，單個粉煤灰顆粒的粒徑范圍為0．5斗m～300p。m，真密度為(2．0-2．3)×103kg／m5，堆積密度為550-658kg／m3，孔隙率為60％-75％，比表面積可達2500—5000m2／kg拉J，并且含有大量的活性反應點可以與吸附質發生化學吸附和物理吸附，所以常常用作水處理當中的絮凝劑和吸附劑¨-。粉煤灰作為吸附劑除了能夠去除廢水中的重金屬離子、有機物和SS并可以脫色除臭之外H J，在除砷方作者簡介：鄧慧(1979．6一)講師，博士。研究方向：環境科學與工程Emml：dengehon90925@hotmail．com收稿日期：20114)6-27面也有一定的應用。粉煤灰被用來去除水中的As(V)和限制As(V)在固體廢棄物及土壤中的遷移∞J。動力學和吸附平衡實驗用來測定褐煤基粉煤灰對As(V)的去除效率∞J。未經任何化學處理的楓木灰被用來吸附低濃度As(Ⅲ)和As(V)污水，靜態實驗表明去除效率達80％，而動態試驗則可以將其濃度從500ppb降到5ppb¨1。天然粉煤灰經過改性對砷的吸附去除效果更好，與購買的活性炭相比，由粉煤灰制得的焦炭對As(111)和As(V)的去除效率要高的多，對As(Ⅲ)和As(V)的吸附量最高分別可達到89．2和34．5mg／g【8 J。Sanghamiga等人用負載鐵的水泥基材料(IOCC)進行As(V)的動態吸附實驗，實驗測得的數據與采用BDST模型計算的數據吻合的很好，穿透曲線與Freundlich等溫模型比與Langmuir等溫模型模擬得更好；并且該材料可以用10％的NaOH再生，再生后的IOCC重新裝柱后進行吸附，第二周期的柱吸附率有所下降，下降不超過9％Lg]。影響粉煤灰對水溶液中砷的去除效果的因素很多，例如，不同種類的粉煤灰化學組成不同(特別是Si與Al元素的比例)，物理性質不同(特別是比表面積、孔徑和等電點)；不同的反應操作條件包括溶液的pH值、粉煤灰的用量、處理時間、反應溫度等。為了提高粉煤灰的性能，大量的方法被用于粉煤灰的改性。改性主要通過3種途徑，第一種是通過機械研磨來增加·55·萬方數據2011 NO．6粉煤灰綜合利用FLY ASH CoMPREHENSIVE UTILIZATION粉煤灰細度和活性反應點的物理改性方法¨0|。由于粉煤灰中含有大量鋁硅酸鹽玻璃體，[SiO。]4。四面聚合體聚合度很高，結構致密，化學性質穩定影響其反應活性的發揮。因此第二種是使用酸、堿、鹽或表面活性劑(如溴化十六烷基三甲銨、溴化四甲銨¨¨)等化學試劑ot2]來破壞這種穩定的網絡體結構，或改變粉煤灰的表面性質來增加粉煤灰的反應活性。第三種是將粉煤灰中的玻璃體進行徹底的轉化合成沸石，包括水熱合成法、堿熔融法、鹽熱法等¨3|。不同的改性方法對粉煤灰除砷的效果影響顯著。王湖坤等¨41人用發電廠的干排粉煤灰來處理銅冶煉廠的含砷廢水，正交試驗表明粉煤灰用量是影響砷去除率的主要因素，當不調節廢水pH條件下，粉煤灰投加質量濃度為0．05mg／L，吸附時間為60min，溫度為25。C時，砷的去除率達87％，處理后殘留砷濃度為0．369mg／L符合污水排放標準的要求。李躍中¨5]采用粉煤灰處理含砷廢水，結果表明，粉煤灰的火化溫度越高，粒徑越小，對砷的去除能力就越強，砷含量為7．5mg／L粉煤灰用量為49／100mL時，去除率可達97％以上。鄧書平等¨刮人用高分子絮凝劑聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)對粉煤灰進行改性，增強了粉煤灰的表面電性和比表面積，正交試驗表明粉煤灰投加量對去除率的影響最大，當廢水pH為7．0。粉煤灰投加量489／L，吸附時間60min，溫度為25℃時砷的去除率達90．3％。J．Pattanyak等哺。人使用甲基異丙酮對粉煤灰進行處理后制備焦炭(CC)用于水中砷的吸附后發現，親水性的CC：(自由灰分含量99％)對As(V)的吸附量要比疏水性的CC．(固定灰含量44％)的吸附量高，可能是因為焦炭對As(V)的吸附是化學吸附，灰分中的鋁、硅和石英等無機陽離子交換劑成分發生了化學鍵合作用，自由灰對焦炭吸附As(V)起主要作用而固定灰對吸附的影響不大。Dianmadopoulos等"1人的研究表明用粉煤灰去除水中的As(V)時，pH對去除效果的影響非常顯著，pH為4時候的去除率明顯高于pH為7或者10時的效率；解吸實驗中只有少量的砷被釋放進溶液中，而且解吸量與粉煤灰的使用量無關，說明As(V)在粉煤灰上的吸附是不可逆的。Wang等Ⅲ1人進行的實驗同樣表明pH值在粉煤灰對As(V)的吸附中其重要作用，當pH范圍為3～7時有利于As(V)的吸附，pH<3或者pH>7有利于As(V)的解吸，當pH=12時，25％·56·的砷被釋放到溶液中，可能是因為這種粉煤灰中29．4％的A1：03和4．6％的Fe203在As(V)的吸附中起主要作用。Anna F等H引人發現溶液pH值對粉煤灰吸附As(V)有強烈影響，粉煤灰對As(V)的去除量隨溶液的pH值的增加而增加，在pH為10．64時吸附量達到最大值。這主要是由于溶液中存在ca2+和其它陽離子，As(V)與溶液中的ca2+形成不溶解的鹽。Balsamo等人¨引分別用粉煤灰(CCA)和HCI處理的粉煤灰(Ac—CCA)去除模擬地下水溶液的砷，結果發現，酸處理提高了粉煤灰對As(V)的吸附量，HCl濃度為lM時改性效果最好，并且酸改性使粉煤灰的等電點由9．0降低到4．0。pH值對吸附實驗影響表明CCA在pH值為2—4和pH值為10～12范圍內分別達到最大吸附量，CCA在pH>9高于其等電點的范圍pH值為10～12內對As(V)還有最大吸附主要歸因于六水合砷酸鈣沉淀的形成。而Ac-CCA對As(V)最佳吸附pH值為2—4，此時pH

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