制革廢水處理中粉煤灰改性條件的實驗研究
導讀：粉煤灰是我國最主要的固體廢棄物污染源之一。我國在處理制革廢水的技術方面仍處于比較落后的處境。粉煤灰的改性方法的研究。粉煤灰，制革廢水處理中粉煤灰改性條件的實驗研究。
關鍵詞：粉煤灰，制革廢水，改性
引言：我國在處理制革廢水的技術方面仍處于比較落后的處境，污染速度的增長遠大于治理水平的增長。且工藝來源復雜[1,2]，物理法、化學法要利用大量的化學試劑，處理費用較高，不適宜普及應用，并伴有二次污染的問題。博士，粉煤灰。生物處理法其也有缺陷[3]，微生物的選擇性;對污染物的降解速度慢;對有毒的物質只能降解去除一部分，而且還可能形成有毒的中間產物;對于難降解的物質降解困難。從國內這些方法的運行狀況來看，雖然有些工藝運用已比較成熟，但都有局限性，尤其是不能很好處理低濃度或者生物難降解的有機廢水[4]。
粉煤灰是我國最主要的固體廢棄物污染源之一。博士，粉煤灰。我國是一個以煤為主要能源的國家，主要以燃煤進行發電，每年從電廠排放的粉煤灰達到1.6億噸。粉煤灰的大量堆放不僅占用土地，而且對環境造成污染。尋求制革廢水的粉煤灰治理技術[5]，可以達到以廢治廢的目的。
1. 實驗儀器、材料
1.1實驗儀器
XL-型箱式馬弗爐，102型電熱恒溫鼓風干燥箱，電子分析天平，TU-1810PC紫外-可見分光光度計，pH計，高速離心機，85-2型定時恒溫雙向磁力攪拌器，水熱反應釜。
1.2 實驗材料
實驗需要的粉煤灰來自阜新某煤矸石熱電廠，粉煤灰的化學組成及pH值見表1。
表1粉煤灰化學組成(質量分數)
Tab.1 Chemical composition of fly ash (massfraction) 單位：%
| 粉煤灰產地 | 顏色 | SiO2 | FeO | AlO | CaO | KO | NaO | MgO | 燒失量 | pH |
| 阜新 | 灰黑色 | 54.3 | 5.35 | 25.9 | 3.16 | 3.25 | 1.51 | 1.53 | 4.29 | 12.94 |
阜新煤矸石熱電廠的粉煤灰是從循環流化床鍋爐里排出的，此類鍋爐燃燒的染料主要是劣質煤和煤矸石，而且燃料都是顆粒狀的，比液態排渣的鍋爐溫度要低，大概850℃-950℃左右，產生了很粗的粉煤灰顆粒，大多為0.5-2mm，比表面積大都小于300m2/kg，并且含有的活性玻璃體很少，粉煤灰的細度小，所以活性不高。因pH值較高，事先對其進行水洗處理，以保證實驗的順利進行。
試驗廢水某皮革廠廢水處理站二沉池出水。出水為淺褐色，ρ(COD)為200～450 mg/L，pH值8～9，色度80～100倍。由于該廠出水硫化物已達標，所以本試驗未再進行檢測。
2.粉煤灰的改性方法的研究
對粉煤灰進行酸、堿、火法以及高溫四種改性處理，并將改性后的粉煤灰對過氧化氫進行催化來氧化降解制革廢水。博士，粉煤灰。用未處理的粉煤灰參與實驗進行參照。在室溫下，加入濃度為200.4mg/L的過氧化氫，粉煤灰的投加量為2g/200mL，處理COD初始=220mg/L的制革廢水，反應60min后結果如圖1和2所示。
由圖1、2可知，酸改性能最大的提高粉煤灰催化性能，吸附作用對COD的去除率為69.5%，對色度的去除率為93%;催化作用對COD的去除率為89.3%，對色度的去除率為99%。其次是火法和熱處理，堿法提高的最少。原因是酸改性后粉煤灰能溶出大量的活性物質Al3+和Fe3+，增強粉煤灰的催化性能;另外酸改性可以中和將粉煤灰中的一些堿性可溶性物質，使粉煤灰的酸性活性中心暴露出來，促進催化反應的發生。酸性活性中心被充分的暴露，催化雙氧水生成活性物種羥基自由基。可見酸改性法最大程度上提高了粉煤灰的催化性能，所以以下實驗我們都采用酸改性后的粉煤灰。博士，粉煤灰。
圖1 不同方法改性的粉煤灰吸附作用對COD、色度的去除率的影響
Fig.1 Effect of adsorptionof different Pretreatment fly ash
on removal rate of CODand chroma
圖2 不同方法改性的粉煤灰催化作用對COD、色度的去除率的影響
Fig.2 Effect ofcatalysis of different Pretreatment fly ash on removal rate of COD and chroma
3 酸改性粉煤灰的最佳制備條件
通過實驗數據可知，酸改性粉煤灰可以有效提高粉煤灰的催化性能。博士，粉煤灰。以下對酸改性條件進行實驗研究。
3.1 酸的最佳配比
取不同的酸配比V硫酸:V鹽酸為1:1，2:1，1:2，來進行催化吸附實驗，由圖3和4可以看出，酸配比為V硫酸:V鹽酸 =1:2時改性的粉煤灰活性最大，該改性粉煤灰對COD和色度都有很好吸附和催化效果，吸附作用對COD的去除率為70.3%，色度的去除率為96%;催化作用對COD的去除率為92.3%，色度的去除率為99.3%。以酸配比為V硫酸:V鹽酸=1:2的溶液作為粉煤灰的酸性激發劑，使溶液中存在許多作用的聯合：粉煤灰的吸附作用;酸改性后使粉煤灰中大量溶出活性物質A13+和Fe3+，離子降低了顆粒物的電位，從而使顆粒物發生脫穩凝聚作用;粉煤灰中的硅酸凝膠能捕捉污染物，起到混凝吸附架橋的作用，這些作用的聯合提高了粉煤灰的活性。
圖3 不同酸配比對粉煤灰吸附性能的影響
Fig.3 Effect of differentratio of acid on adsorption of fly ash
圖4 不同酸配比對粉煤灰催化性能的影響
Fig.4 Effect of different ratio of acid on catalysis of fly ash
3.2 改性劑的用量
分別取10 mL、15 mL、20mL、25 mL、30 mL、35 mL體積的酸激發劑，對10g粉煤灰進行改性，用得到的幾種改性粉煤灰對制革廢水進行降解，實驗結果見圖5和6，以15mL的酸激發劑對粉煤灰進行改性，得到的粉煤灰降解模擬制革廢水的效果最好，吸附作用對COD的去除率為80.6%，色度的去除率為94%;催化作用對COD的去除率為90.5%，色度的去除率為98%。原因是酸激發劑能夠中和粉煤灰的堿性物質，使粉煤灰酸性活性位點暴露，在其酸性活性位點未暴露完全時，加入的酸激發劑的量越大，粉煤灰的活性也就越大，但如果粉煤灰的活性被激發完全時，再加入酸激發劑對粉煤灰的活性提高不大。因此我們選用的酸激發劑的量為15mL。
圖5 酸激發劑的用量對粉煤灰吸附性能的影響
Fig.5 Effect of dosageof acid excitated agent on adsorption of fly ash
圖6 酸激發劑的用量對粉煤灰催化性能的影響
Fig.6 Effect ofdosage of acid excitated agent on catalysis of fly ash
3.2 改性的攪拌時間
將15mL的酸激發劑與10g粉煤灰進行混合后，并進行不同時間的攪拌分別是10 min、20 min、30 min、60 min、90 min、120 min，并用得到的幾種改性后的粉煤灰對制革廢水進行催化和吸附試驗。實驗結果如圖7和8所示，隨著攪拌時間的延長，對模擬制革廢水的降解效果也逐漸增大，這是由于攪拌使酸激發劑和粉煤灰得到充分的混合接觸，完全使粉煤灰的活性位點暴露;但當攪拌時間到達60min時再增加攪拌時間對去除效果沒有明顯的提高，這是由于當活性位點暴露完全后，粉煤灰的活性已得到完全激發，再進行攪拌作用不大，所以最佳的攪拌時間為60min，吸附作用對COD的去除率為68.2%，色度的去除率為95%;催化作用對COD的去除率為89.3%，色度的去除率為98.6%。
圖7 攪拌時間對粉煤灰吸附性能的影響
Fig.7 Effect of Mixing time onadsorption of fly ash
圖8 攪拌時間對粉煤灰催化性能的影響
Fig.8 Effect of Mixing time oncatalysis of fly ash
3.3 改性的攪拌溫度
將15mL的酸激發劑與10g粉煤灰進行混合后，分別在20℃、30℃、40℃、60℃、70℃、80℃不同溫度下對混合液進行攪拌，60min后測定其處理效果，結果如圖9、10所示，可見改性的溫度對于提高粉煤灰的活性波動不大，所以我們選擇室溫就可以。
圖9 攪拌溫度對粉煤灰吸附性能的影響
Fig.9 Effect ofMixing temperature on adsorption of fly ash
圖10 攪拌溫度對粉煤灰催化性能的影響
Fig.10 Effect ofMixing temperature on catalysis of fly ash
4.結論：(1)對粉煤灰的幾種改性方法進行試驗研究，實驗結果表明：酸改性對吸附和催化性能提高最大，酸改性增大了粉煤灰比表面積，增強了吸附性能，同時有激活了粉煤灰的酸性活性中心，提高了其催化性能。博士，粉煤灰。
(2)實驗得出酸改性的最佳酸配比為V硫酸:V鹽酸=1:2，最佳的粉煤灰改性條件是在10g粉煤灰中加入15mL的酸激活劑，在室溫下進行攪拌，攪拌時間為60 min。
參考文獻：
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[2]陳學群.制革廢水處理技術的研究[J]. 中國皮革，2000，29(2):18-21.
[3]陳斌.氧化溝在皮革廢水處理中的應用[J]. 環境工程，2003，12(3):8-11
[4]吳彩霞.制革廢水污染防治措施及其有效性分析[J]. 中國環保產業，2006，(07):34-39
[5]高占國,華珞,鄭海金.等.粉煤灰的理化性質及其資源化的現狀與展望[J]. 首都師范大學學報，2003，24(1):70-76.
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