粉煤灰对焦化厂脱酚工段废水脱色的研究_郭清萍

第34卷第3期2003年5月太原理工大学学报JOURNALOFTAIYUANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol.34No.3May2003文章编号:1007-9432(2003)03-0248-03粉煤灰对焦化厂脱酚工段废水脱色的研究郭清萍1,李玉平1,窦涛2,萧墉壮2(1.太原理工大学材料科学与工程学院,山西太原030024;2.太原理工大学精细化工研究所,山西太原030024)摘要:对粉煤灰分别进行了加热活化、干法酸活化、干法碱活化、沸石化、成型化等一系列活化处理。然后,用各种活化粉煤灰处理焦化厂脱酚工段废水,通过检测废水的吸光率来考察粉煤灰的脱色能力即吸附能力。关键词:粉煤灰;活化;吸光率;脱色能力中图分类号:TQ085;X703文献标识码:A粉煤灰(FA)就是燃煤电厂锅炉排出的固体废物,具有一定的吸附能力。山西原煤储存量大,煤炭加工业发达,燃煤电厂多,燃煤电厂产生的废物日益增多,致使这方面的环境治理成为亟待解决的重大课题。焦化厂的废水处理也是迫切需要解决的课题。本研究就是利用固体废物FA处理废水,对粉煤灰进行了一系列活化处理,并且做成球粒,用此固体粒料作为脱色剂处理废水,以求解决脱色后灰水分离难[1]的重大难题。1材料及仪器粉煤灰(选自太原第二热电厂,Ⅱ级灰,化学组成如表1);脱酚废水(选自太原焦化厂脱酚工段);HCl,Ca(OH)2(均为实验室分析纯);粘接剂,粘土等。仪器有:马弗炉,反应釜,721型分光光度仪。表1粉煤灰的化学组成化学组成(质量分数)/%SiO3Al2O3Fe2O3FeOCaOMgONa2OK2OSO347.6232.025.930.990.980.700.400.800.33注:粉煤灰1000℃烧失量为11.62%,可溶SiO3、可溶Al2O3质量分数分别为1.32%,1.52%.2实验方法与步骤2.1粉煤灰的加热活化分别取500g原灰6份,放在反应釜内,依次置于马弗炉内匀速升温,升温终点温度分别为100℃,200℃,300℃,400℃,550℃,800℃.保温4h,然后自然冷却至室温,待用。2.2粉煤灰的干法酸化将550℃的活化灰与一定量的HCl混合,搅拌0.5h左右,在100℃烘箱内烘3h左右,有结块现象的,碾磨成粉末,室温下过300目筛后待用。2.3粉煤灰的干法碱化与干法酸化基本相同,只是与活化灰混合的为Ca(OH)2水溶液。本研究的干法是指灰与酸(碱)混合后,仍为润湿的灰泥。而湿法是指用酸(或碱)溶液浸泡灰粉,成悬浮液。2.4粉煤灰的沸石化处理用6mol/L的H2SO4浸泡原粉煤灰(90℃)2h,然后洗涤,干燥,按以上方法重复3次。在得到的粉煤灰中加入一定量的碱,放入反应釜中,在自身压力下于100℃晶化24h。晶化结束后,将仍呈干粉状态的产物洗涤,干燥待用。2.5成型处理在酸化好(按质量比1∶0.15)的FA和沸石化的FA中分别加入一定量的煤粉、粘土和粘接剂,放入手摇圆盘中转动成球形(d=10mm),自然干燥,然后在马弗炉里匀速升温至800℃,恒温1h,保温冷却。2.6废水经FA处理后的吸光率测定将活化处理好的各种粉样以20g/L(一般工业用量)的量加入到装有100mL脱酚工段废水的烧杯中。成型小球是以1～4粒/100mL的量加入,在收稿日期:2002-11-13基金项目:山西省青年基金项目(20001019);山西省归国留学人员项目(98-1018)作者简介:郭清萍(1965-),女,山西定襄人,硕士,副教授,主要从事多孔材料研究。DOI:10.16355/j.cnki.issn1007-9432tyut.2003.03.004电磁搅拌器上,搅拌0.5h,再静置0.5h.然后取10mL上清液,在721型分光光度计上检测其吸光率(λ=540nm),最后用吸光率来计算对应吸附材料的脱色能力。脱色率计算方法如下:脱色率=(原废水吸光率-吸附材料FA处理后的废水吸光率)/原废水吸光率×100%.其中,原废水吸光率=1.05.3实验结果与讨论3.1加热活化结果粉煤灰的加热活化结果见表2.表2加热活化结果加热温度/℃20100200300400550800吸光率0.3500.3410.3340.3220.3060.2850.366脱色率/%66.767.568.269.370.972.965.1由以上实验数据可看出:随活化温度的升高,脱色率逐渐增大;温度达到550℃,脱色率达到最高,为72.9%;再升高活化温度时,脱色率显著下降;当活化温度高达800℃时,其脱色率比室温时原灰的还要低。这种现象可由FA的比表面积随温度的变化来解释。当活化温度低于550℃时,FA中的吸附性孔道随温度的升高而增多,比表面积增大;而当温度高于550℃时,吸附孔道被烧得塌陷或堵死,结果使FA的比表面积下降,吸