【正文】 ly ash dye adsorption treatment of waste water has caused widespread concern. Using fly ash waste water treatment can reduce the color dyes can remove COD. The experimental high temperature activation fly ash magenta dye absorption alkaline waste water treatment. Experimental Study of the dosage of fly ash, mixing speed, reaction time, temperature on the effects of absorption, measured the temperature of 35 ℃ adsorption isotherms and adsorption dynamics and thermodynamics models were discussed. Experimental results show that activation of the best temperature for 350 ℃ , the best fly ash dosage to 800 mg。 adsorption reflect the balance of time is about 30 min, the basic magenta Removal rate of 98 percent。 dynamics。粉煤灰具有發(fā)達(dá)的大孔，對(duì)染料分子具有一定的吸附能力。目前，在廢水處理中，現(xiàn)有的吸附材料價(jià)格昂貴、操作繁雜，限制了吸附材料在廢水處理中的廣泛應(yīng)用。一般非極性的吸附劑易于吸附非極性強(qiáng)的物質(zhì)。因此，粉煤灰能較好地吸附廢水中的有色物質(zhì)，具有較好的脫色效果 ,利用粉煤灰處理廢水不僅成本低，節(jié)約資源，而且還能達(dá)到以廢治廢的目的。早在 1914年，美國(guó) Anon就發(fā)表了《煤灰火山灰特性的研究》，他首先發(fā)現(xiàn)粉煤灰中的氧化物具有火山灰的特性 [2]。燃煤電廠將煤磨成 300um以下的煤粉，用預(yù)熱空氣噴入爐膛懸浮燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)收塵裝置捕集而得到粉煤灰 (或稱飛灰 )。 粉煤灰的理化性質(zhì)主要是： (1)在光學(xué)顯微鏡下觀察，粉煤灰含玻璃球體物50%80%(在爐溫 12001450℃ 時(shí)，煙煤燃燒后的粉煤灰中含有玻璃球體，而無煙煤粉煤灰中未發(fā)現(xiàn) )，磁性氧化鐵 (Fe3O4)6%16%，碳粒子 3%4%，石英 3%20%，莫來石 5%30%. (2)大部分粉煤灰所含的化學(xué)成分主要是 SiO Al2O Fe2O MgO、 K2O、 Na2O、 CaO、FeS，個(gè)別煤種的粉煤灰中還含有少量鍺、鍋、汞、鉻、釩、砷、鉛、磷、錳、硼、鈾等。如表 11所示。粉煤灰中活性氧化鋁和活性二氧化硅的含江蘇科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 量越高，其活性就越高，品質(zhì)也越好； CaO有利于提高粉煤灰的活性 。粉煤灰由結(jié)晶體、玻璃體和少量未燃炭組成，鋁硅玻璃體 (氧化硅與氧化鋁總質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 60%)是粉煤灰的主要成分，也是決定粉煤灰活性的主要因素。另外，玻璃體的形態(tài)、顆粒大小及表面狀況與粉煤灰的品質(zhì)也有密切關(guān)系。 表 11 部分火力發(fā)電廠粉煤灰化學(xué) 成分（ %） Table 11 part of power plant fly ash chemical position (%) 廠名 Si02 Al203 Fe203 Ca0 SO3 燒失量 南昌七里街電廠 北京石景山電廠 江蘇望亭電廠 南京下關(guān)電廠 武漢青山電廠 太原二熱電廠 廣州西村電廠 湖南株洲電廠 鞍鋼自備電廠 陜西壩橋電廠 富拉爾基電廠 唐山陡河電廠 粉煤灰吸附處理染料廢水的機(jī)理 吸附性能從粉煤灰的理化性質(zhì)看，粉煤灰處理廢水的機(jī)理主要是吸附。物理吸附效果取決于粉煤灰的多孔性及比表面積，比表面積越大，吸附效果越好，未燃炭粒對(duì)物理吸附產(chǎn)生重要影響。在酸性條件下，陰離子可與粉煤灰中帶正電的硅酸鋁、硅酸鈣和硅酸鐵之間形成離子交換或離子對(duì)的吸附。粉煤灰顆粒表面的硅醇基及硅醚基有較強(qiáng)極性的偶極矩，對(duì)多環(huán)芳烴、氰化物有良好的去除能力。國(guó)內(nèi)外研究表明，粉煤灰對(duì)水中吸附質(zhì)的吸附包括 3個(gè)江蘇科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 連續(xù) 的過程：第一為顆粒的外部擴(kuò)散 (膜擴(kuò)散 )過程；第二為孔隙擴(kuò)散過程，即擴(kuò)散到吸附劑表面的吸附質(zhì)向空洞的深處擴(kuò)散；第三為吸附反應(yīng)過程，吸附質(zhì)被吸附在顆粒的內(nèi)表面上 [3]。如用粉煤灰處理含氟廢水，在酸性條件下效果好，而處理含磷廢水在中性條件下磷的去除率最高；粉煤灰的粒徑、比表面積、化學(xué)組成對(duì)其處理效果有著直接影響。與活性炭相似，粉煤灰對(duì)分子量大的污染物吸附效果較好，因?yàn)榉肿恿看蠓肿娱g引力強(qiáng)，物理吸附更易進(jìn)行。 粉煤灰吸附處理染料廢水的優(yōu)點(diǎn)及其影響因素 （ 1）比表面積較大，表面能高，對(duì)廢水中許多污染物質(zhì)，尤其是有機(jī)物具有較強(qiáng)的吸附和絮凝共沉作用。 （ 3） 采用適當(dāng)?shù)母男詣?duì)其進(jìn)行改性，可大大提高其吸附能力，效率高，操作方便。利用粉煤灰治理印染等有機(jī)廢水不僅處理效果較好，而且還能達(dá)到以廢治廢的目標(biāo)。 粉煤灰吸附處理染料廢水的影響因素主要有：粉煤灰的投加量、溶液的 pH 值、反應(yīng)時(shí)間、溫度等。對(duì)染料廢水的處理方法比較多，如生化法、電滲析法、化學(xué)凝聚法、氧化法、 電解浮上法及離子交換樹脂法等，但是至今還沒有一種既有效又經(jīng)濟(jì)的處理印染廢水方法。在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，燃煤發(fā)電還將會(huì)是我國(guó)的主要電力能源，因而粉煤灰的產(chǎn)量將會(huì)持續(xù)地增加，預(yù)計(jì)到江蘇科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 20xx 年，粉煤灰排放量將達(dá)到 210 8t，占地 133． 410 4 m2以上 [5]。其中只有少部分達(dá)到了綜合利用，大部分粉煤灰被閑置著，既占用大面積的土地，又嚴(yán)重污染環(huán)境，破壞生態(tài)平衡 [6]。 粉煤灰的主要成分是二氧化硅和三氧化二鋁，是一種具有不規(guī)則多孔的微粒，比表面積較大，具有一定的吸附能力，在染料廢水處理方面有較大的潛力。近年來，利用粉煤灰的混凝作用、吸附作用處理廢水， COD 去除率基本穩(wěn)定在 85% 以上，色度去除率高達(dá) 95% ，對(duì)懸浮物的去除效果好 [7] 。 粉 煤灰吸附處理染料廢水技術(shù)的展望 印染廢水是工業(yè)廢水排放大戶，其中含有大量 毒性大的染料、助劑以及各種化學(xué)原料， COD高、色度高、污染性強(qiáng)，是對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的工業(yè)污染源之一。近年來國(guó)內(nèi)外對(duì)含染料污水的脫色方法進(jìn)行了大量的研究，但由于含染料污水類別復(fù)雜，造成了治理技術(shù)上的困難，很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，所以，如何脫色成為含染料污水處理的一個(gè)難題。粉煤灰的堆積不僅占用大量土地，而且還會(huì)給周圍環(huán)境造成巨大污染，破壞生態(tài)平衡。因此，加大對(duì)粉煤灰綜合利用的研究和開發(fā)顯得日益重要。如果要應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐，還有幾個(gè)關(guān)鍵問題急待解決： (1)如何提高粉煤灰吸附容量 通過各種方法提高粉煤灰的吸附容量一直是研究者們關(guān)注的焦點(diǎn)，但至今仍然沒有很好地解決，從而也就限制了粉煤灰在廢水處理中 的應(yīng)用。 (2)灰水分離 江蘇科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 由于粉煤灰的吸附量有限，因此要投加大量的粉煤灰。 (3)吸附飽和灰的最終處置 目前的實(shí)驗(yàn)研究大多只重視粉煤灰對(duì)廢水處理的效果，而對(duì)吸附飽和灰的最終處置研究的甚少。吸附飽和灰的處置首先要考慮資源作為肥料用于農(nóng)田的土壤改良，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，從而徹底實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化。 (4)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，只有這樣粉煤灰才能在廢水處理方面有所突破。 粉煤灰的改性與應(yīng)用 粉煤灰的改性 粉煤灰改性的方法有很多：酸改性 、 堿改性 、有機(jī) 改性 、高溫活化等。同時(shí)經(jīng)酸處理的粉煤灰顆粒表面形成許多凹槽和孔洞，能加強(qiáng)吸附這些脫穩(wěn)的膠體顆粒。 用堿對(duì)其改性，粉煤灰顆粒表面的二氧化硅會(huì)發(fā)生化學(xué)解離而產(chǎn)生可變電荷，可能破壞粉煤灰顆粒表面的堅(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石及非晶狀玻璃相熔融，從而提高活性 [12]。 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。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)。處理后的廢水在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到澄清。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。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。然而，在染料生產(chǎn)過程中。而在印染過程中損失更大，為所用染料的10%左右 [15]。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。 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。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]。 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)。 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 。 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。 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。只有這樣才能夠使粉煤灰 在廢水處理方面有所突破。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。 (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 。 (5) 通過正交 實(shí)驗(yàn) 確定各因素影響反應(yīng)的主次順序 。 (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 。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。取出冷卻，密封保存。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。 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。 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。 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。 (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