改性粉煤灰处理含铜废水实验研究：以废治废的新途径

改性粉煤灰处理含铜废水实验研究：以废治废的新途径

改性粉煤灰处理含铜废水的试验研究

高振轩、肖先举、唐雪红、戴欣、周俊南

(徐州工业职业技术学院，江苏徐州)

环境保护与三废利用

改性粉煤灰处理含铜废水的试验研究

高振轩、肖先举、唐学红、戴欣、周俊南

(徐州工业职业技术学院，江苏徐州)

采用高温法对粉煤灰进行改性，并用改性粉煤灰处理含铜废水。

采用粉煤灰与正交实验相结合的方法,考察了粉煤灰投加量、吸附时间、pH值和温度对铜去除的影响。

确定最佳实验工艺为：投加量1.0g，吸附时间

2h,pH=6,温度15℃,在此条件下去除率为90.2%。结果表明:高温改性后

粉煤灰可以有效处理含铜废水，达到以废治废的效果。

高温改性；含铜废水；正交试验；去除率

电镀、冶炼、五金、石油和化工等行业都会产生大量的含铜废水[1]。

粉煤灰是燃煤发电厂产生的废料。

一种具有较大比表面积和活性基团的多孔固体颗粒[2]，可用于处理含铜废水。

但对于高浓度的铜离子，由于粉煤灰的吸附能力有限，不能发挥很好的作用[3]。

因此希望通过对粉煤灰进行表面改性来提高粉煤灰的吸附性能。

本文采用高温法对粉煤灰进行改性，处理模拟含铜废水。

在单因素试验的基础上，设计正交试验，寻找去除铜离子的最佳方法。

最佳实验条件。

1 实验部分

1.1 仪器

AA-6300C原子吸收分光光度计、数显恒温磁力搅拌器、数显鼓风干燥箱、

炉。

1.2 试剂

硝酸铜，硝酸（均为分析纯），1 mg·mL-1铜标准溶液。

1.3 实验方法

1.3.1粉煤灰高温改性

将粉煤灰放入马弗炉中，在700℃下煅烧2小时，冷却即得高温改性粉煤灰。

1.3.2含铜废水处理

取一定量的改性粉煤灰投入到含铜废水中，置于电磁搅拌器上，搅拌一定时间。

经过过滤，即可得到处理后的废水。

1.3.3 铜的分析方法

采用原子吸收分光光度计标准曲线法测定废水中的铜含量。

1.3.4 去除率计算

式中：c0为铜的初始浓度，mg·L-1；c为吸附达到平衡时铜的浓度，mg·L-1。

2 实验结果与讨论

2.1 单因素实验结果及分析

2.1.1 剂量选择

分别称取0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g高温改性粉煤灰加入50mL

300mg·L-1含铜废水，振荡1h，过滤，取滤液进行测定，计算去除率。

结果如图1所示。

从图1可以看出，随着改性粉煤灰添加量的增加，废水中铜的去除率逐渐提高。

当投加量大于1.0g时，去除率曲线趋于平缓，随着灰量的增加，产泥量也随之增加。

会增加，不利于铜离子的扩散和灰水的分离，因此用量不宜过多[4]。

图1 投加量对去除率的影响

2.1.2 吸附时间的选择

称取5份1.0 g改性粉煤灰,分别投入50 mL 300 mg·L-1含铜废水中,摇匀。

分别振荡0.5h、1.0h、1.5h、2.0h、2.5h后取出，过滤，取滤液测定，实验结果如图

2.

图2 吸附时间对去除率的影响

由图2可知，吸附时间短，粉煤灰与含铜废水未完全接触，不能充分吸附。

导致短时间内去除率较低；当吸附时间超过1h后，吸附接近平衡，去除率趋于稳定。

随着吸附时间的增加，去除率略有下降，这是因为吸附的铜离子

释放。

2.1.3 pH的选择

取300mg·L-1含铜废水5份50mL，调节溶液的pH值分别为2.0、4.0、5.0、

6.0、7.0，各加入改性粉煤灰1.0g，振摇1.5h，过滤，取滤液测定。

结果如图3所示。

由图3可知，当pH值较低时，由于H+与铜离子竞争吸附，去除率较低；

当该值大于5时，去除率较大，变化较小。但pH值较高时，铜离子会水解，因此

本实验未选择碱性条件。

2.1.4 温度选择

称取5份1.0 g改性粉煤灰投入到50 mL 300 mg·L-1含铜废水中，调节pH值。

温度为6℃，振荡1.5小时后过滤，取滤液进行测定，实验结果如图4所示。

温度越高，去除率越低。这是因为吸附反应是放热反应，升高温度不利于吸附。

执行。

图3 pH对去除率的影响

图4 温度对去除率的影响

2.2 正交实验结果及分析

2.2.1 正交试验设计

根据单因素试验结果,以含300 mg·L-1铜废水为研究对象,设计了一组正交试验。

通过实验确定了其他因素对去除率的影响。

（C）和温度（D）为考察因素，每个因素选取3个水平，因素水平见表1。

表1 实验因素水平表

2.2.2正交实验结果分析

从表2正交实验数据可以看出，各因素对废水中铜离子去除率的影响顺序为：

投加量（A）>吸附时间（B）>pH值（C）>温度（D），最佳工艺组合为

即投加量为1.0g，吸附时间为2h，pH值为6，温度为15℃。

表2 正交试验结果及极差分析

2.2.3 验证实验

经组合试验，废水中铜的去除率为90.2%，高于表中任意一项

去除率确定为最佳组合。

3 结论

本文研究了高温改性粉煤灰处理含铜废水的实验过程，得到以下结论：

1）高温改性粉煤灰投加量、吸附时间、pH值、温度等因素对废水中铜去除的影响

对去除率有一定影响，其影响大小顺序为投加量>吸附时间>pH值>温度。

2）处理含铜废水的最佳实验工艺为：投加量1.0g，吸附时间2h，pH=6，温度

在15℃条件下,该工艺去除率可达90.2%。

3）高温改性粉煤灰对废水中铜离子具有良好的去除效果，且工艺简单，原料易得。

是的，以废治废的目标是可以实现的。

[1] 邓淑萍. 改性粉煤灰吸附处理含铜废水研究[J]. 矿冶，2008，17(4):75-76.

[2] 李飞, 薛红琴, 苗俊, 等. 粉煤灰对含铬废水的吸附研究[J]. 环境科学与管理,

2011, 36(1): 54-58.

[3] 张光月. 改性粉煤灰处理含铬废水研究进展[J]. 安徽化工, 2015, 41(5):

10-12。

[4] 李学勤. 改性粉煤灰对废水中铬的吸附研究[J]. 江西化工，2013(3): 122-125。

上 - 与

粉煤灰

高 , 肖 , 唐 , 戴 , 周

（中国）

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灰分、时间、pH 值和速率

，并且是。

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反应时间为2h，pH值为6，反应温度为15℃，

率为 90.2%。粉煤灰可以很好地

处理 。

粉煤灰；-；；

速度

X701

1671-9905(2017)08-0043-03

徐州工业职业技术学院大学生创新创业训练计划（2016-X012）；徐州工业职业技术学院

职业技术学院科技项目（）

肖先举（1979-），男，江苏徐州人，副教授，主要从事改性粉煤灰处理废水的研究

实验研究。电话:，邮箱:@126