【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 灰顆粒表面的堅(jiān)硬外殼，使玻璃體表面可溶性物質(zhì)與堿性氧化物反應(yīng)生成膠凝物質(zhì)，并使粉煤灰中的莫來(lái)石及非晶狀玻璃相熔融，從而提高活性 [12]。在堿性條件下粉煤灰顆粒表面上的 OH 基中的 H+也可以發(fā)生解離，從而使顆粒表面部分帶負(fù)電荷，因此廢水中帶正電荷的金屬離子很容易被吸附在改性后的粉煤灰顆粒表面。 適當(dāng)?shù)乜?制溫度會(huì)使粉煤灰內(nèi)部的水分被蒸干 ,分子的吸附性能更強(qiáng)，粉煤灰中的吸附性孔道隨溫度升高而增多，比表面積增大，因此吸附性能有小幅的提升；過高的溫度改變了粉煤灰的物理性質(zhì)，吸附孔道被燒得塌陷或堵死，使粉煤灰的比表面積下降，吸附能力下降，脫色能力也隨之降低。 有機(jī)改性改變了粉煤灰表面的電性，而染料廢水一般是帶負(fù)電的，這樣就使粉煤江蘇科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 灰不僅有表面吸附能力，而且具有電中和的能力，增強(qiáng)了對(duì)廢水的處理效果。另一方面，有機(jī)部分包裹在粉煤灰表面，甚至有一部分進(jìn)入粉煤灰的孔隙內(nèi)部，粉煤灰表面呈疏松網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比表面積成倍增大，表面能增強(qiáng) ，親水性能增強(qiáng)。而且粉煤灰起到了助凝劑的作用，有利于絮體的增大和沉降。處理后的廢水在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到澄清。 改性粉煤灰在處理染料廢水上的應(yīng)用 粉煤灰因其比表面積大、多孔的特點(diǎn)，對(duì)染料大分子具有一定的吸附能力，且來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，因而在印染廢水處理方面有較大的潛力，但未經(jīng)改性的粉煤灰脫色能力有限。用酸改性處理的粉煤灰 [13]，可起到部分絮凝作用，顯著增強(qiáng)粉煤灰對(duì)染料的吸附能力，增大飽和吸附量，脫色率達(dá) 96%以上。用石灰改性能破壞粉煤灰所具有的致密的玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)和表面保護(hù)膜層，使其內(nèi)部可溶性 A12 O3 、 SiO2 的活性被釋放出來(lái)，從而大大提高了粉煤灰的吸附能力，脫色率可達(dá) %[14]。用酸堿改性的粉煤灰脫色效果都不錯(cuò)，但對(duì)于降低 COD的效果并不理想?？紤]到粉煤灰中含有碳基物，與鐵屑接觸能形成腐蝕原電池的陽(yáng)極和陰極，并發(fā)生原電池反應(yīng)，可以利用鐵屑對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性，在反應(yīng)器里產(chǎn)生微電場(chǎng)。印染廢水中分散的膠體顆粒，極性分子，細(xì)小污染物受微電場(chǎng)的作用后形成電泳，向相反電荷的電極方向移動(dòng)，聚集在電極上，形成大顆粒沉淀，從而使 COD降解。 染料和染料廢水概述 我國(guó)是染料生產(chǎn)大國(guó)，染料產(chǎn)量占 世界的 60%左右。然而，在染料生產(chǎn)過程中。每生產(chǎn) lt染料，將有 2%的產(chǎn)品隨廢水流失。而在印染過程中損失更大，為所用染料的10%左右 [15]。這不僅造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失．也給環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的污染。一般染料廢水的 COD 高，而 BOD和 COD值較小，可生化性差、色度高、酸堿性強(qiáng)、含鹽量高、組分復(fù)雜、毒性強(qiáng)，并且現(xiàn)在染料朝著抗光解、抗熱及抗生物氧化方向發(fā)展．從而使其處理難度加大。國(guó)內(nèi)外采用了化學(xué)法 (如氧化法、混凝法、電解法等 )、物理化學(xué)法 (常用的有吸附法、膜技術(shù)等 )、生物法 (投菌法、厭氧好氧工藝等 )對(duì)其進(jìn)行處理，處 理機(jī)理大致為兩種： (1)富集發(fā)色物質(zhì)，再分離去除； (2)破壞發(fā)色物質(zhì)，以達(dá)到脫色和降解有機(jī)物的目的 [16]。 化學(xué)氧化法一般采用濕式氧化法，設(shè)備造價(jià)高，其中 O3氧化法效果較好，但 O3投江蘇科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 加量大、成本高。 Cl2氧化法雖處理效果好，但它容易與水中有機(jī)物生成毒性很大的氯代有機(jī)物，造成二次污染。吸附法只對(duì)親水性染料作用明顯，并且易受水中懸浮物染料和油脂的影響而失效，同時(shí)吸附劑用量大、費(fèi)用高；而混凝法僅對(duì)疏水性染料效果明顯，而對(duì)親水性染料的脫色效果差、 COD去除率低 [17]。生物法具有占地面積小、運(yùn)行成本低、無(wú)二次 污染的優(yōu)點(diǎn)，但近年來(lái)由于化纖織物的發(fā)展和印染后整理技術(shù)的進(jìn)步，使 PVA漿料、新型助劑等難生化降解的有機(jī)大分子進(jìn)入印染廢水，原有的生物處理系統(tǒng)由原來(lái)的 CODcr 去除率 70%降到 50%左右，甚至更低 [18]。 在我國(guó)已投產(chǎn)的染料生產(chǎn)廢水處理方法中，生物化學(xué)法因?yàn)樘幚碣M(fèi)用較低而被廣泛作為二級(jí)處理技術(shù)。但目前常用的生物化學(xué)法 C0D去除率和脫色效果都不夠理想，出水 COD和色度往往不能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。 本課題主要研究目的、研究?jī)?nèi)容和研究意義 研究目的 及意義 應(yīng)用粉煤灰吸附處理 堿性品紅 染料廢水 。研究粉煤灰和改性粉煤灰的投加量、 攪拌速度 、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度對(duì)處理效果的影響及其熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)規(guī)律 。 粉煤灰的存放不僅占用大量的土地，而且嚴(yán)重污染環(huán)境，危害人體健康。所以，開展對(duì)粉煤灰的綜合利用，變廢為寶，已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)和環(huán)保共同關(guān)注的問題。 目前，用粉煤灰處理染料廢水的研究基本局限于實(shí)驗(yàn)室研究階段。要應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐則還需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)粉煤灰處理廢水的過程機(jī)理及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等理論的研究，并解決好如何提高粉煤灰的吸附容量、粉煤灰改性方法的研究、灰水分離，以及吸附飽和灰的最終處置等問題。只有這樣才能夠使粉煤灰 在廢水處理方面有所突破。 研究?jī)?nèi)容 應(yīng)用粉煤灰吸附處理 堿性品紅 染料 廢水 。主要包括： (1) 確定 堿性品紅 的最大吸收波長(zhǎng)并 做 出標(biāo)準(zhǔn)曲線。 (2) 改性粉煤灰最佳活化溫度的確定。 (3)未改性粉煤灰吸附處理 堿性品紅 最佳條件的確定： ① 粉煤灰投加量的確定； ② 反應(yīng)時(shí)間的確定 ； ③ 最佳 攪拌速度 的確定； 江蘇科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 ④ 反應(yīng)溫度的影響 。 (4)改性粉煤灰吸附處理 堿性品紅 最佳條件的確定： ① 粉煤灰投加量的確定； ② 反應(yīng)時(shí)間的確定 ； ③ 最佳 攪拌速度 的確定； ④ 反應(yīng)溫度的影響 。 (5) 通過正交 實(shí)驗(yàn) 確定各因素影響反應(yīng)的主次順序 。 (6) 吸附熱力學(xué) ： ① 吸附等溫線的測(cè)定； ② 等溫線吸附規(guī)律的數(shù)學(xué)模擬 。 (7)吸附動(dòng)力學(xué) : ① 吸附速率常數(shù)的求?。? ② 吸附速度控制步驟研究 。 江蘇科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 第二章 實(shí)驗(yàn)部分 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器 (1) FA20xx 型 電子天平 上海精密科學(xué)儀器有限公司 (2) SHAC 型 恒溫振蕩器 常州國(guó)華電器有限公司 (3) VIS721 型 分光光度計(jì) 上海第三分析儀器廠 (4) JJ4六聯(lián)同步電動(dòng)攪 拌器 上海精密科學(xué)儀器有限公司 (5) 電動(dòng)攪拌器 常州國(guó)華電器有限公司 (6) 馬弗爐 南京電爐廠 (7) 粉煤灰 安徽蚌埠電廠 (8) 堿性品紅 市售 (9) HgSO4 上?；瘜W(xué)試 劑有限公司 (10)NaOH 上海試劑一廠 實(shí)驗(yàn)方法 最佳波長(zhǎng)的確定及標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 配制 20mg/L 的 堿性品紅 溶液， 用 721 分光光度計(jì) 在 400nm～ 570nm范圍內(nèi)， 每隔10nm,測(cè)出其在不同入射波長(zhǎng)下的不同吸光度值，找出其最大吸收波長(zhǎng)。分別配 制1mg/L， 2mg/L， 4mg/L， 6mg/L ,8mg/L， 10mg/L 的 堿性品紅 溶液，測(cè)其吸光度并記錄，分別以溶液濃度和吸光度為橫軸和縱軸，擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線，要求線性系數(shù) R達(dá)到 以上。 改性灰最佳活化溫度 的確定 (1)粉煤灰的高溫活化 取坩堝加入適量粉煤灰，放在馬弗爐中分別在溫度為 250℃、 350℃、 450℃、550℃、 650℃條件下焙燒 1h。取出冷卻，密封保存。 (2) 確定最佳活化溫度 分別取 100mL 濃度為 100mg/L 的 堿性品紅 溶液加入 5 個(gè) 250mL 錐形瓶中。依次在燒杯中投加 400mg 活化溫度為 250℃、 350℃、 450℃、 550℃、 650℃ 的 改性 粉煤灰，江蘇科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 將錐形瓶放 到六聯(lián)攪拌器上 ，在 300r/min 下 攪拌 30min。 過濾 后測(cè)其吸光度，并進(jìn)行比較，得出粉煤灰的最佳 活化 溫度 。 粉煤灰吸附 堿性品紅 最佳條件的確定 (1)最佳粉煤灰投加量的確定 分別取 100mL 濃度為 100mg/L 的 堿性品紅 溶液加入 5 個(gè) 250mL 錐形瓶中。依次在燒杯中投加 200mg、 400mg、 600mg、 800mg、 1000mg 的粉煤灰，將錐形瓶放 到六聯(lián)攪拌器上 ，在 300r/min 下 攪拌 30min。 過濾 后測(cè)其吸光度，并進(jìn)行比較，得出粉煤灰的最佳投加量。 (3) 反應(yīng)時(shí)間對(duì)處理效果的影響 取 4個(gè)錐形瓶，分別加入 100ml 濃度為 100mg/L 的 堿性品紅溶液 ，依次加入 800mg粉煤灰。 將錐形瓶放到六聯(lián)攪拌器上 ，調(diào)整轉(zhuǎn)速 300r/min,分別 攪拌 15min、 30min、45min、 60min。 過濾 后測(cè)其吸光度，并進(jìn)行比較，得出溶液的最佳反應(yīng)時(shí)間。 (3)攪拌速度 對(duì)處理效果的影響 分別取 100mL 濃度為 100mg/L 的 堿性品紅 溶液加入 4 個(gè) 250mL 錐形瓶中，依次加入 800mg 粉煤灰。 將錐形瓶放到六聯(lián)攪拌器上，調(diào)整轉(zhuǎn)速 150r/min、 200r/min、250r/min、 300r/min,攪拌 30min。過濾 后測(cè)其吸光度，并進(jìn)行比較，得出溶液的最佳 攪拌速度 。 (4)反應(yīng)溫度對(duì)處理效果的影響 取 5個(gè)帶塞錐形瓶，分別 加入 100ml 濃度為 100mg/L 的 堿性品紅溶液 ，依次加入800mg 粉煤灰。將錐形瓶放入恒溫振蕩水槽中，分別在 25℃ 、 35℃ 、 45℃ 、 55℃ 、 65℃下振蕩 1h。 過濾 后測(cè)其吸光度，并進(jìn)行比較，得出 吸附的 最佳反應(yīng) 溫度 。 改性粉煤灰吸附 堿性品紅 最佳條件的確定 (1)最佳改性粉煤灰投加量的確定 分別取 100mL 濃度為 100mg/L 的 堿性品紅 溶液加入 9 個(gè) 250mL 錐形瓶中。依次在燒杯中投加 200mg、 300mg、 400mg、 500mg、 600mg、 700mg、 800mg、 900mg、 1000 mg的 改 性 粉煤灰，將錐形瓶放 到六聯(lián)攪拌器上 ，在 300r/min 下 攪拌 30min。 過濾 后測(cè)其吸光度，并進(jìn)行比較，得出粉煤灰的最佳投加量。 (2)反應(yīng)時(shí)間對(duì)處理效果的影響 取 4個(gè)錐形瓶，分別加入 100ml 濃度為 100mg/L 的 堿性品紅溶液 ，依次加入 800mg江蘇科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 改性 粉煤灰。 將錐形瓶放到六聯(lián)攪拌器上，調(diào)整轉(zhuǎn)速 300r/min,分別 攪拌 15min、30min、 45min、 60min。 過濾 后測(cè)其吸光度，并進(jìn)行比較，得出溶液的最佳反應(yīng)時(shí)間。 (3)攪拌速度 對(duì)處理效果的影響 分別取 100mL 濃度為 100mg/L 的 堿性品紅 溶液加入 4 個(gè) 250mL 錐形瓶中，依次加入 800mg 改性 粉煤灰。 將錐形瓶放到六聯(lián)攪拌器上，調(diào)整轉(zhuǎn)速 150r/min、 200r/min、250r/min、 300r/min,攪拌 30min。過濾 后測(cè)其吸光度，并進(jìn)行比較，得出溶液的最佳 攪拌速度 。 (4)反應(yīng)溫度對(duì)處理效果的影響 取 5個(gè)帶塞錐形瓶，分別加入 100ml 濃度為 100mg/L 的 堿性品紅溶液 ，依次加入800mg 改性 粉煤灰。將錐形瓶放入恒溫振蕩水槽中，分別在 25℃ 、 35℃ 、 45℃ 、 55℃ 、65℃ 下振蕩 1h。 過濾 后測(cè)其吸光度，并進(jìn)行比較，得出 吸附的 最佳反應(yīng) 溫度 。 正交實(shí)驗(yàn) 根據(jù)正交試驗(yàn)表 L_9_3_4 四因素三水平進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電動(dòng)攪拌器和 恒溫振蕩 器聯(lián)合使用。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析