粉煤灰顆粒吸附材料的制備及其吸附性能的研究.pdf

1、染料廢水是水處理的難點(diǎn)之一，其特點(diǎn)是：高色度、高COD、低生化性等。染料廢水的處理技術(shù)主要包括：絮凝沉淀、化學(xué)氧化、膜分離、生物法等。但是這些方法都存在些問題如：成本高、效率低、產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物、產(chǎn)生剩余污泥等。活性碳吸附法應(yīng)用較廣，但是由于活性炭成本高、再生困難而受到一定的限制。尤其是粉狀活性炭應(yīng)用過程中會(huì)造成固液分離困難和難以再生等困難。我國(guó)粉煤灰排放量大、利用率低，目前粉煤灰主要應(yīng)用于水泥和混凝土工業(yè)。但是國(guó)家對(duì)其應(yīng)用有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)

2、限制。將粉煤灰作為廉價(jià)的吸附材料可以達(dá)到以廢治廢的效果。大量研究發(fā)現(xiàn)，粉煤灰對(duì)重金屬、染料及有機(jī)物等都有一定的吸附能力。然而多采用粉狀的粉煤灰作為吸附劑，工業(yè)應(yīng)用不方便，顆粒狀的粉煤灰吸附材料可以克服此缺點(diǎn)。
　　本論文以粉煤灰為骨料、凹凸棒土為粘結(jié)劑、淀粉為造孔劑，機(jī)械擠壓成型，采用低溫煅燒工藝制備得到了一種柱狀的粉煤灰顆粒吸附材料（Granular adsorbent based on coal fly ash, GAF）。以

3、GAF對(duì)亞甲基藍(lán)（Methylene Blue, MB）的吸附量為指標(biāo)，采用正交試驗(yàn)法對(duì)煅燒溫度、升溫速率、保溫時(shí)間、淀粉添加量等實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化。將最佳條件下制備的GAF與顆?；钚蕴繉?duì)亞甲基藍(lán)的吸附效果進(jìn)行對(duì)比。并且系統(tǒng)研究了GAF對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能，并對(duì)GAF吸附亞甲基藍(lán)的吸附機(jī)理進(jìn)行分析。最后利用電子掃描電鏡（SEM）、X-射線衍射（XRD）、傅里葉變換紅外色譜（FT-IR）、比表面積測(cè)定儀等技術(shù)對(duì)GAF進(jìn)行表征。
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4、1）采用正交試驗(yàn)確定了GAF的最佳制備條件為：煅燒溫度600℃，升溫速率1℃/min，保溫時(shí)間1h，淀粉添加量為30％。直觀因素分析結(jié)果表明：各因素對(duì)GAF吸附效果的影響強(qiáng)弱依次為：煅燒溫度>淀粉添加量>保溫時(shí)間>升溫速率。最佳條件下制備的GAF的比表面積為70m2/g，對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量達(dá)180mg/g，散失率為0.48%。
　　（2）與顆?；钚蕴浚℅AC）對(duì)亞甲基藍(lán)吸附效果的比較發(fā)現(xiàn)，GAF吸附效果與GAC相當(dāng)；GAF熱再生試

5、驗(yàn)表明：GAF的最佳再生溫度為600℃，再生四次后GAF的再生效率為92%，再生效果良好。吸附過程中，MB的二聚體與單體的比例逐漸增大，紫外-可見光譜圖的峰形逐漸從665nm移至610nm。研究發(fā)現(xiàn)，MB二聚體的含量隨著pH的增大、溫度的升高而增加。
　?。?）采用Langmuir吸附等溫方程、Freundlich吸附等溫式、Temkin吸附等溫式對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合，結(jié)果表明，GAF對(duì)MB的吸附過程符合Langmuir和Temk

6、in吸附等溫模型。說明GAF對(duì)MB的吸附可能是單層的，且吸附過程中吸附質(zhì)和吸附劑存在相互作用。采用Lagergren一級(jí)速率方程、準(zhǔn)二級(jí)速率方程、Weber-Morris方程對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，結(jié)果表明：Weber-Morris方程的擬合效果最好，說明GAF對(duì)MB的吸附過程符合顆粒內(nèi)擴(kuò)散過程。吸附熱力學(xué)研究結(jié)果表明：GAF對(duì)MB的吸附是放熱反應(yīng)，能夠自發(fā)進(jìn)行，屬于優(yōu)惠吸附過程。物理吸附起主導(dǎo)作用。
　　從SEM圖像可以看出，GAF