2022年改性粉煤灰处理印染废水试验研究报告 .docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用改性粉煤灰处理印染废水的试验争论idth="685"> 改性粉煤灰处理印染废水的试验争论沈阳 110031； 3. 沈阳建筑高校市政与环境工程学院刘旭东 1,2,3胡桂玲 3解英丽 3王京城 2 1.大连理工高校环境与生命学院辽宁大连 116024；2. 辽宁省环科院阳 110168> 摘要 : 通过比较不同改性剂改性的粉煤灰对印染废水的处理成效 , 验证了 CaOH>2 改性粉煤灰的优越性 ,并对影响 废水处理成效的要操作条件进行了试验争论 , 确定了正确反应条件；争论说明 ,改性粉煤灰的投加量、pH 、吸附时间等对 废水的处理成效影响很大；加量为 20 g/L、pH=8 、吸附时间为 30 min 为正确操作条件 ,脱色率、 CODCr 、SS 去除率分别达到 98.2%,80.9%,72.3%；性粉煤灰不但能有效处理印染废水 ,并且处理后的粉煤灰可以用来制砖或水泥；关键词 : 印染废水 改性粉煤灰 吸附 絮凝据不完全统计 ,每年大约有近 1.6 亿 m3 的含染料废水排 入各类水体中；这类废水成分复杂 ,浓度高 ,色度大 , 含有大 量难降解物质基、胺基化合物及铜、铬、锌、砷重金属元素 等多种有害物质；假如未达标排放 ,不仅直接危害人们的身 体健康 ,而且严峻破坏水、土壤及其生态系统；因此 , 有效 解决印染废水问题不仅应能有效脱除废水的色度 , 仍应能有 效去除废水中的污染物质 , 有效降低废中的 CODCr 、BOD ； 粉煤灰是燃煤电厂大量排放的一种固体废弃物；我国 每年排出的粉煤灰如不加以利用而直接送往贮灰场 ,占面 积将达 3.33 万 hm2 以上 ,占用大量土地 , 铺张大量资金；不 仅如此 ,仍由于粉煤灰的渗滤和飞扬等缘由而污染地下水、大气、土等；特殊是粉煤灰中携带的有害物质 ,如致癌元 素、放射性元素、PAHS 多环芳烃类 > 等有机污染物 ,可对人 体健康造成危害；粉煤是一种多孔性松散固体集合物 , 其 主要成分是 SiO2 、Al2O3 、Fe2O3 、FeO, 占 70% 左右 , CaO 、和 MgO 含量较少 , 比表面积较大2 500-5 000 cm2/g>；因此 利用粉煤灰处理印染废水 ,实现以废治废 ,具有重大的环境 效益和经济效益； 1 试验部分 1.1 试验仪器与药品试验仪器 : 分析天平 ,分光光度计 ,酸度计 PHB-9901 测试仪 >, 搅拌机 ,烘干机 , 碾碎机 ,500 mL 全玻璃回流装置 , 加热装置 电炉 >验药品 : 粉煤灰 沈阳某火力发电厂 >, 化学成分如表 1 所示；试剂包括 :H2SO4、HCl 、K2Cr2O7、NaOH 、aOH>2 、 NH4>2FeSO4>2、AgSO4 、HgSO4 分析纯 > ； 1.2 试验原水采纳沈阳某印染厂废水 , 该废水的初始 CODCr=1 220 mg/L,SS=0.937 g/L,pH=9, 色度为 1 000 度；名师归纳总结 第 1 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 1.3试验方法个人资料整理仅限学习使用采纳不同的改性剂对粉煤灰进行改性 , 并且比较未改性 粉煤灰和改性粉煤灰对印染废水的处理成效 ,选出正确改性 方案 ,争论改性粉灰在不同的投加量、吸附时间、pH 值条件下对印染废水处理成效的影响； 1> 粉煤灰改性的试验方法；取 400 mL 改性剂溶液 ,投 加 100 g 粉煤灰 ,然后在室温下以 200 r/min 的转速搅拌 30 min, 静置30 min, 抽滤 , 最终将所得固体洗净后烘干 ,碾 碎,制得改性粉煤灰； 2> 粉煤灰的成效试验；取肯定量的灰和 100 mL 印染 废水加入到具塞锥形瓶中 ,在磁力搅拌器上以 200 r/min 的 速度搅拌吸附定时间 ,离心分别后取上清液测定处理后废 水的 CODCr 、色度、固体悬浮物 SS ； 1.4 分析方法重铬酸钾法测 COD ；铂钴比色法测色度；重量法测固体 悬浮物 SS ； 2 结果与争论 2.1 正确改性剂的挑选取粉煤灰、 H2SO4 改性粉煤灰、 HCl 改性粉煤灰、 CaOH>2 改性粉煤灰各 2 g 分别加入到 100 mL 印染废水中 ,并调至H =2, 在 20 下 200 r/min 转速搅拌 30 min, 然后静置 30 min, 取部分上清液过滤烘干后测 SS, 其余的固液混合物离心 , 取上清液CODCr 和色度；结果见图 1- 图 3 ；名师归纳总结 第 2 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 由图 1- 图 3 可以看出 ,CaOH>2改性粉煤灰相对于其他个人资料整理仅限学习使用,对 CODCr 去除率、脱色率以及 S2 种改性粉煤灰和未改性粉煤灰来说除率成效要好 , 它们分别是 80.8%、97% 、 70.4%；改性 后的粉煤灰比未改性时处理成效好 ,其中脱色率由未改性前 的 85% 增加97% ,CODCr 去除率由 56.07% 增至 80.8%； 从图中仍可以观看到碱改性粉煤灰比酸改性粉煤灰处理印 染废水成效略微好些；煤灰能处理印染废水是由于粉煤 灰主要成分为 SiO2 和 Al2O3, 属硅铝酸盐 , 而且仍含有肯定 量的 Fe2O3 、CaO 、MgO 和未燃尽的,并且粉煤灰的比表面 积较大 ,表面能高 ,存在着很多铝、硅等活性点 1Si O Si 键、 Al O Al 键与具有肯定极性的有害分子产生偶偶极键的吸附 ,粉煤灰中次生的带正电荷的硅酸铝、硅酸 钙和硅酸铁和发色基团等阴离子之间可形成离子交换或离 子对的吸附 >此具有较强的吸附才能；粉煤灰中的一些 成分仍能与废水中的有害物质发生吸附絮凝沉淀协同作 用而使废水得以净化；此外 ,由粉煤灰是多种颗粒的混合 物 ,间隙率较大 ,废水通过粉煤灰时 , 粉煤灰也能起到过滤截 留一部分悬浮物的作用；酸改性能提高废水处理成效的主要缘由是由于粉煤灰 成分中含有 Al2O3 、CaO 、Fe2O3+FeO 等金属氧化物 ,酸浸的 结果使这些属氧化物与酸反应 ,生成了铁和铝的硫酸盐、氯化物等具有较强的吸附脱色及凝结作用的无机盐；当改 性粉煤灰投加到废水中时 , 吸于粉煤灰表面的铁和铝的硫 酸盐、氯化物与水中的染料分子结合 ,而粉煤灰颗粒又可作 为絮凝体的载体 , 提高了混凝沉淀的速率；另方面,用酸 改性的粉煤灰 ,表面状况发生了较大变化 ,由原先的光滑致 密变得粗糙不平 ,显现了很多深浅不一的孔洞 ,间隙的通透 性也大的改善 ,使粉煤灰颗粒的比表面积增加 , 增强了吸 附才能 , 更有利于染料的吸附去除； CaOH>2 改性粉煤灰之所以处理成效比酸改性粉煤灰 好在于 2: 加入的 Ca2+ 与染料中的磺酸基作用生成磺酸 盐沉淀 ,与粉煤构成吸附 絮凝沉淀协同作用；粉煤灰 中 SiO2 、A12O3 等虽具有化学活性 , 但这种活性是潜在的 ,要 靠 CaOH>2 等碱性物质激发其活性 ,破坏粉煤灰所具有的 致密玻璃态结构和表面爱护膜层 , 使其内部可溶性 Al2O3 、 SiO2 的活性被释放出来 , 使它们进行水反应,生成二次水 化产物 ,使粉煤灰中玻璃体的 Si O, Al O 键在水化反应 中快速断裂 ,从而大大提高了粉煤灰的吸附才能；改性的粉煤灰表面含大量 Al3+ 等离子 ,具有较高正电荷 ,对原水 中悬浮颗粒表面具有剧烈吸附性 ,可有效地降低或排除水中悬浮胶体的位,压缩双电层 ,使其脱稳 ,并水解成多 种多核络合物 ,电荷随着缩聚反应的进行不断上升 ,使絮凝 向更有利于除去水中悬浮物的方向进； 2.2CaOH>2改性粉煤灰正确投加量的确定在 20 下 200 r/min转速搅取 5 份 100 mL印染废水 ,分别投加 CaOH>2改性粉煤灰 0.5 g 、1 g 、1.5 g 、2.0 g 、 2.5 g,吸附 30 min,测得投加量与脱色率、CODCr 、SS 的关系见图4 ；第 3 页,共 7 页名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 从图 4 中可以看到CODCr 去除率、脱色率、SS 去除率都个人资料整理仅限学习使用SS 去除率 由原先投加是随着粉煤灰投加量的增加处理成效越来越好；为 0.5 g/100 mL 废水 > 时的 54.54% 增加到 70.1%；脱色率在投加量为 2 g/100 mL 废水 > 时达到最大 96.8% , 由于在投加较小时以絮凝沉降为主 ,在投加量较 大时以吸附作用为主 ,对于色度的去除 , 主要靠吸附作用；粉煤灰对印染废水中有色物质的吸附3-6是固体在溶液中 的吸附 ,其吸附剂、溶质、溶剂 3 者极性不同对吸附量是有影响的；一般非极性的吸附剂易于吸附非极性强的物；粉煤灰属非极性吸附剂 ,而印染废水中引起色度的物质 , 大多 数为极性较差的有机物 ,因此易被吸附剂吸附；CODCr 去除 率达到9.7%, 略微小于投加量为 2.5 g/100 mL 废水 > 时的 80.0%, 但当改性粉煤灰的投加量大于 2 g/100 mL 废水 > 时,随投加量的增CODCr 的去除率增加并不明显 ,这说明 粉煤灰和其他吸附剂一样 ,在达到吸附饱和之前 ,去除率随 投加量的增加而增加 ,但增加到一程度就会饱和不再增加；其实并非投加量越大越好 ,由于投加量大了会给后续废 渣处理带来困难；综合考虑选 2g/100 mL 废水 >佳投加量； 2.3 CaOH>2 改性粉煤灰正确 pH 值的确定取 6 份 100 mL 印染废水 ,均投加 2.0 g 粉煤灰 ,分别调 节 pH=2 、4 、6 、8、10 、12, 在 20 下 200 r/min 转速搅拌 , 吸 30 min, 测得 pH 与脱色率、 CODCr 、SS 的关系见图 5 ； 由图 5 观看到脱色领先从大变小 ,在 pH=4 时最小 ,然 后上升达到8.2% ；这可能是由于在酸性条件下粉煤灰中 的 Al2O3 、Fe2O3 与 H+ 反应 ,生成了 Al3+ 和 Fe3+, 这样既生成 了无机絮凝剂 ,产生凝沉降作用 ,同时又增加了粉煤灰的 比表面积 ,提高了其吸附性；但是由于粉煤灰在 pH=4 时的 电性和染料胶体颗粒的电性相同 ,它之间剧烈的排斥力占 了优势 7,8, 使吸附成效变差；CODCr 的去除率在 pH=6 时达 到最大即 81.2%,CODCr 的去除以絮凝沉降主,可能是由于 在 pH=6 时絮凝沉降成效正确 , 所以处理成效最好；SS 的 去除率由 pH=2 时的 57.2% 增加到 pH=12 时的3.8%, 可 能在碱性条件下 Al3+ 和 Fe3+ 与 OH- 反应生成 AlOH>3、Fe OH>3 絮凝体 ,以粉煤灰为载体形成网捕 ,加快了沉淀速, 使得 SS 的除去率提高；综合 3 方面的处理成效再结合此印 染废水 pH=9, 所以简单调剂至正确 , 于是确定 pH=8 时为正确 pH；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.4CaOH>2改性粉煤灰正确吸附时间的确定个人资料整理仅限学习使用取 100 mL 印染废水 ,投加 2.0 g 粉煤灰 , 调剂 pH=8, 在 20 的条件下 200 r/min 转速搅拌每隔 5 min 测一下脱色、 CODCr 、SS 去除率 , 直到稳固不再变化 ,结果见图 6 ； 由图 6 可见 , 在吸附开头的一段时间内 CODCr 去除率 , 脱 色率、 SS 去除均上升较快 ,以后渐渐趋于平缓；这种先快 后慢的过程 ,是由于粉煤灰刚加入废水中时粉煤灰表面和溶 液中染料分子的浓度差最大 ,此产生的吸附推动力也最 大 ,造成了吸附开头一段时间进行较快 9,10；随着时间的推 移, 粉煤灰的表面和染料分子的浓度差逐步减,吸附推动 力减弱 , 吸附过程趋于缓慢；当吸附时间达到 30 min 后,基 本稳固 ,达到饱和；为了节能 ,选正确吸附时间为 30 min； 3 结论 1> 粉煤灰的投加量、pH 、吸附时间对印染废水的处理效 果都有很大影响 , 通过试验测得正确的处理条件是 : 投加 2 g/100mL 废水 >,pH=8, 吸附时间为 30 min；不过由于不同 的粉煤灰化学成分不同 ,印染废水的染料成分不同 ,所以在 此试验测得的正确处理条件有肯定的局限性； 2> 改性粉煤灰处理印染废水,可以用碱性或酸性的废渣、废气及废液来改性, 用其处理印染废水达到“ 以废治废 ” 的目的 ,同时实现境效益与经济效益；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3> 改性粉煤灰处理印染废水成效显著,处理后水质达个人资料整理仅限学习使用泥11,既爱护环境又到三级排放标准,并且仍可以用处理后的废渣制砖和水约能源；在此试验中没有争论其制成砖或水泥的抗压强度和抗折强度；下一阶段的试验将在试验室中制砖测其抗冻性及其结构性能；参考文献 1 赵利 ,原永涛 ,宗翔鹏 ,等.pH 值对粉煤灰处理印染废水的影响. 粉煤灰综合利用,20056>:40-42. 2 杨晓庆 . 粉煤灰对水溶性染料脱色处理的争论: 学位论文 . 南 京: 南京理工高校 ,2006. 3 李亚峰 , 孙凤海 ,牛晚扬 ,等.粉煤灰处理废水的机理及应用 .矿业 安全与环保 ,2001,282>: 31-33. 4Mohan Dinesh,Singh Kunwar P, Singh Gurdeep et al. 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