活化粉煤灰对弱酸性艳绿GS吸附性能的研究_邵颖

收稿日期:1996-10-15*浙江省科技计划资助项目活化粉煤灰对弱酸性艳绿GS吸附性能的研究*宁波师范学院化学系(浙江宁波,315211)邵颖浙江大学化学系刘维屏王青清摘要采用添加石灰、升温活化的方法对粉煤灰进行改性,研究了制备活化粉煤灰的适宜条件及其对吸附弱酸性艳绿GS(以下简称GS染料)性能的影响。活化灰的饱和吸附量是原灰的47倍。对CODCr为569mg/L的实际GS染料生产废水的CODCr去除率为90%以上,脱色率达90%以上。通过热谱、红外光谱分析,探讨了活化粉煤灰的结构及吸附机理。关键词粉煤灰石灰弱酸性艳绿GS吸附粉煤灰系用煤作燃料的发电厂排出的固体废物。预计到本世纪末年产出量将达1亿吨以上。目前利用率约30%〔1〕,且主要用于筑路、修堤等。近年来,人们正致力于开发粉煤灰的环保利用。据报道,已成功地用于去除工业废水中的苯酚〔2〕。Cincinati大学的一项研究表明粉煤灰能除去废水中难焚烧的有机物〔3〕。Nelson与Guarino则指出粉煤灰能用于大幅度降低废水中的BOD和COD〔4〕。马艳然等将粉煤灰用于处理含氟废水〔5〕。这些研究表明粉煤灰已渐从废弃物变成可利用的资源。染料废水因成分复杂、色度深、有机污染物含量高而成为难处理的工业废水。尤其是其中的染料组分排入水体会造成透光率的降低而致使水体生态系统的破坏。而且某些发色基团会影响废水的可生化性。国内外对染料废水的脱色处理进行过多方面的研究〔6〕,但用粉煤灰作染料的脱色吸附剂却报道甚少。文中报道了活化粉煤灰吸附弱酸性艳绿GS的性能,并对实际染化废水的脱色进行了初步探讨。1材料与方法1.1实验仪器国产RGL—16高速台式离心机,PHD—11型酸度计,751G分光光度计,日本岛津IR—470型红外光谱仪,日本岛津DT—30热分析仪。1.2实验材料粉煤灰取自杭州半山发电厂,电除尘灰;石灰由CaO(A·R级)消化而得;弱酸性艳绿GS由宁波染料化工厂提供。1.3活化粉煤灰的制备以粉煤灰为基础,添加不同比例的石灰进行改性,并在马沸炉内升温活化,以制得一系列不同活化温度石灰比例的活化粉煤灰。进而以吸附GS染料为质量指标,同时考虑费用、出水pH值、水质硬度等因素,确定制备活化粉煤灰的最佳配比及条件。1.4GS染料的吸附处理方法在250mL磨口瓶内加入50mL不同浓度(从50～200mg/L)的GS染料溶液,2.0g吸附剂,振荡5h,静止过夜。离心分离后,取上层清液测定GS的残留量。GS水溶液最大吸收波长640nm,用751G分光光度计在可见光区测定。标准曲线拟合公式:Y=21.6541X-0.57173,相关系数r=0.9994。式中Y为浓度C,X为吸光度A。1.5吸附结果计算实验结果由下式计算:X=(Ci-Ce)×V/W,X为单位吸附剂的吸附量(mg/g),Ci为溶液吸附前GS染料的浓度(mg/L),Ce为溶液吸附平衡后GS染料的浓度(mg/L),V为溶液体积,W为吸附剂量(g)。Kd=X/Ce,为单位平衡浓度吸附量。Kd值越大则吸附能力越强〔7〕。2结果与讨论2.1添加不同比例石灰对GS染料吸附性能的影响取一定比例粉煤灰—石灰的吸附剂2.0g,对浓度为53.75mg/L的GS染料进行吸附。测定结果列于表1。从表1可知,粉煤灰与石灰混合后其吸附效果远高于纯粉煤灰和纯石灰,且Kd值及去除率均明显提高。许多生产酸性染料的厂家采用纯石灰作中和预脱色处理剂进而经FeSO4混凝脱色、生化降解—21—工业水处理1997,17(1)活化粉煤灰对弱酸性艳绿GS吸附性能的研究来处理废水。若用掺入少量石灰的粉煤灰代替石灰不仅可提高脱色率,而且费用大为降低。表1加不同比例石灰对GS吸附性能的影响吸附剂(石灰/粉煤灰)平衡浓度Ce/mg·L-1吸附量X/mg·L-1Kd去除率/%0/129.10677.323.2745.90.01/0.9915.60953.861.1471.00.03/0.9710.861072.398.7479.80.05/0.957.8741147145.785.40.07/0.934.9181221248.990.90.10/0.903.3261260379.093.92.2吸附剂的升温活化分别取粉煤灰及掺入少量石灰的粉煤灰采用干法、湿法在马沸炉内升温至不同温度活化。由正交法试验得出:(a)干法优于湿法;(b)升温至500℃左右为最佳活化温度;(c)掺入少量石灰的活化灰能明显提高吸附量;(d)升至900℃的活化灰其吸附率反而减小。2.3吸附模型及吸附等温线的比较我们比较了粉煤灰、掺入少量石灰粉煤灰及活化粉煤灰的吸附等温线。它们对弱酸性艳绿GS的吸附符合Langmuir吸附模型:X=Xm×b×Ce/(1+b×Ce),其中Xm为饱和吸附量(mg/g),X为平衡吸附量(mg/g)