改性粉煤灰处理含铬废水：以废治废的低价有效方法研究

改性粉煤灰处理含铬废水：以废治废的低价有效方法研究

概括：

随着我国工业发展的加快，重金属废水污染已成为我国水污染的严重问题之一，其中六价铬废水的污染问题尤为显著。如何低成本、有效地处理含铬废水是目前研究的重点。粉煤灰是煤炭燃烧后烟气中收集的细灰，是我国最大的工业废渣之一。本论文旨在研究利用改性粉煤灰作为吸附材料处理含铬废水，以达到以废治废的目的。本实验首先采用各种方法对粉煤灰进行改性，然后用改性粉煤灰吸附含铬废水，通过其处理效果来评估改性方法的优缺点。原始粉煤灰的吸附能力很差，对10mg/L废水50mL的去除率仅为1.5%。但经过火法改性、酸法改性、碱法改性、盐法改性后，改性粉煤灰的吸附效果得到了很大的提高。其中，CaO质量分数为50%改性的粉煤灰在800℃时的吸附能力最强。通过电子显微镜扫描分析了各种方法改性粉煤灰的微观形貌。结果表明：800℃高温煅烧使粉煤灰由光滑致密的玻璃状结构变为粒径为2μm～35μm的细小无定形颗粒；经碱改性，粉煤灰颗粒进一步被侵蚀，表面产生网状粗糙结构；经混酸改性，粉煤灰颗粒结晶形成硫酸盐矿物晶体，经氧化钙改性，表面生成球状结构。同时利用X射线衍射分析其晶体组成。结果表明：经碱改性，粉煤灰形成钠沸石结构，混酸改性形成石膏晶体，经氧化钙改性，粉煤灰主要为方解石和氢氧化钙的晶体结构。

通过以上实验，选取CaO改性粉煤灰进行后续研究，研究了改性粉煤灰投加量、振荡时间、pH值及温度因素对改性粉煤灰对Cr(VI)吸附性能的影响，并通过正交试验确定了处理含铬废水的最佳工艺条件。结果表明，在改性粉煤灰投加量9g、反应pH值7、反应时间30 min的条件下，改性粉煤灰对50ml浓度为10mg/L的含铬废水的去除率可达96.02%。本文对CaO改性粉煤灰在298K、308K、318K温度条件下进行了热力学及动力学分析，测定了其吸附热及动力学参数。实验结果表明，改性粉煤灰对含铬废水的吸附规律符合模型。模型拟合后的相关系数R2在0.9916～0.9956之间，其在不同温度下的△H0为-8.80kJ/mol，△G0在-3.241～-3.099之间，△S0在-0.019～-0.0175之间，确定粉煤灰的吸附为自发放热吸附。经过动力学研究发现，改性粉煤灰的吸附行为符合拟二级动力学模型，R2在0.9992～0.9999之间，其在不同温度下的反应速率常数在8.861～4.138之间。由阿伦尼乌斯方程求得的活化能Ea为-18.609kJ/mol，吸附以物理吸附为主。最后，在静态吸附的基础上，采用柱吸附研究了改性粉煤灰的动态吸附过程。结果表明:柱吸附法测定的粉煤灰的最大吸附容量为0. /g,与突破曲线的理论吸附容量0. /g十分接近。

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