改性粉煤灰在废水处理中的应用进展_杨子立

改性粉煤灰在废水处理中的应用进展杨子立1，刘红光1，2，顾锡慧2，李立峰2（1．河北工业大学，天津300130；2．中海油天津化工研究设计院，天津300131）［摘要］综述了粉煤灰的表面改性及其吸附机理。介绍了目前国内外改性粉煤灰在废水处理中的应用现状以及粉煤灰与一些方法联用的应用进展。指出了粉煤灰在废水处理中存在的问题，同时对未来的发展方向进行了展望。［关键词］粉煤灰；改性；废水处理［中图分类号］X703.1［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2011）03-0024-03ProgressintheapplicationofmodifiedcoalflyashtowastewatertreatmentYangZili1，LiuHongguang1，2，GuXihui2，LiLifeng2（1．HebeiUniversityofTechnology，Tianjin300130，China；2．CNOOCTianjinChemicalResearch&DesignInstitute，Tianjin300131，China）Abstract：Thesurfacemodificationofcoalflyashanditsadsorptionmechanismaresummarized.Theapplicationsituationofmodifiedcoalflyashtowastewatertreatmentisintroduced，aswellastheprogressintheapplicationofcoalflyashcombinedwithsomemethods.Theproblemsexistingintheapplicationofmodifiedcoalflyashtowastewatertreatmentarepointedoutanditsfuturedevelopmentisprospected.Keywords：coalflyashes；modification；wastewatertreatment粉煤灰是燃煤电厂粉煤燃烧排放的废弃物，目前我国每年的排放量已超过2×108t。随着经济建设和电力发展速度的加快，粉煤灰的产量还将持续增加〔1〕。粉煤灰以其独特的物理化学特性以及低廉的价格，在水处理方面展现出广阔的应用前景。粉煤灰中含有较多的活性氧化铝和氧化硅等，具有较强的吸附能力，可应用于废水的处理〔2〕。但粉煤灰吸附容量不高，对其进行改性使其更适于废水处理就显得非常必要，因此近年来的研究多围绕粉煤灰的改性方法展开。笔者对粉煤灰在废水处理中的应用及粉煤灰的改性方法进行了总结，指出了粉煤灰在废水处理中存在的问题，同时对未来的发展方向进行了展望。1粉煤灰的物化特性及吸附机理粉煤灰是一种多孔性松散固体集合物，其主要成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO等。它的形成过程与活性炭的制作过程有相似之处，因此其颗粒的形态和表面结构与活性炭相似，具有多孔性和较大的比表面积，孔隙率一般为60%~75%，比表面积可达2700~3500cm2/g。粉煤灰在废水处理中应用的主要机理为吸附〔3〕，其中也包括接触絮凝、中和沉淀和过滤拦截等协同作用。粉煤灰中存在Al、Si等活性点，使其可与吸附质通过化学键或离子键结合发生化学吸附作用，这是粉煤灰处理废水的主要机理。2粉煤灰在废水处理中的应用2.1粉煤灰的改性粉煤灰的改性主要是对粉煤灰进行物理的或化学的处理，以改变粉煤灰表面和微孔的粗糙度，增加比表面积，提高其吸附性能。粉煤灰的改性方法采用较多的有：酸改性、碱改性、盐改性。J.X.Lin等〔4〕将粉煤灰用1mol/L的H2SO4溶液于50℃下处理24h，然后用蒸馏水进行多次洗涤，过滤，将过滤后的粉煤灰于105℃下烘干20h，再将粉煤灰过450～700目的分离筛，最终得到硫酸改性的粉煤灰。结果表明，改性后的粉煤灰与改性前的相比，比表面积和吸附容量均得到提高。对粉煤灰进行碱改性，颗粒表面的SiO2可发生化学解离而产生可变电荷，使玻璃体表面可溶性物质与碱性氧化物反应生成胶凝物质，并使粉煤灰中的莫来石及非晶状玻璃相熔融，从而提高活性。C.D.Woolard等〔5〕采用水热法以NaOH对粉煤灰进行改性，结果发现，改性第31卷第3期2011年3月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol．31No．3Mar．，201124后的粉煤灰比表面积增加了8倍，阳离子交换能力也较原粉煤灰有了进一步提高。对粉煤灰进行盐改性，主要是将含有Al3+和Fe3+的溶液与粉煤灰浸泡一段时间后过滤、洗涤、烘干，即得改性后的粉煤灰。曾经等〔6〕采用Al（NO3）3溶液对粉煤灰进行浸泡得到了改性的粉煤灰。结果表明，改性后的粉煤灰对铜