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粉煤灰烧结陶粒制备及其强化废水中磷酸盐去除的试验研究

蒋丽  
【摘要】:粉煤灰作为燃煤电厂的固体废物,长期堆放不仅会污染地下水系统,还会产生扬尘造成大气污染。以其为主原料制备成粉煤灰烧结陶粒可用于控制水体富营养化(磷酸盐的去除),是粉煤灰资源化利用的一种新途径。目前,关于粉煤灰陶粒的研究主要集中于制备及对含油废水和含重金属离子废水的处理,但有关粉煤灰陶粒用于生态治污工程、曝气生物滤池等强化废水中磷酸盐的吸附去除相对少见。 本研究以粉煤灰为主要原料,采用烧结法制成粉煤灰陶粒,通过设计单因素实验和正交实验,以比表面积和堆积密度作为衡量指标,优选出最佳的陶粒配方和烧结工艺条件。运用SEM和XRD分析技术对烧制的陶粒进行表征,并与商品陶粒进行对比。将烧制出的粉煤灰陶粒用于人工模拟含磷废水中磷酸盐的吸附去除,探讨了溶液中磷酸盐初始浓度、粉煤灰陶粒投加量、pH及温度对吸附效果的影响。此外,还对吸附饱和的陶粒进行了解吸再生实验,研究了pH、解吸剂种类及解吸剂浓度对解吸效果的影响。 结果表明,在原料配比为:粉煤灰50g、膨润土35g、生石灰12g、水玻璃5g;烧结条件为:烧结温度1150℃、烧结时间45min、预热温度400℃、预热时间25min时制备出的陶粒具有较高的比表面积,约为22.145m~2/g。而在pH值为4~10、陶粒投加量为2g时,溶液中磷浓度低于0.5mg/L。粉煤灰陶粒对磷酸盐的吸附达到平衡是一个较缓慢地过程,其整个吸附过程符合伪二级动力学方程。Langmuir等温模型能够很好地描述粉煤灰陶粒对磷酸盐的吸附行为,随着温度的升高,粉煤灰陶粒的最大吸附饱和量(Qmax)逐渐减小,当温度为15℃、25℃、35℃时,陶粒的最大吸附饱和量分别为0.7903、0.7426、0.6111mg/g。此外,吸附饱和的粉煤灰陶粒在2.0mg/L的NaOH解吸剂中具有较好的解吸效果,解吸率约为70%。


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