粉煤灰混凝剂的性能研究

研究简报粉煤灰混凝剂的性能研究于衍真李国忠傅兴华戴宝刚(山东建筑材料工业学院,济南250022)关键词混凝;粉煤灰;工业废水.当前水污染问题已遍及世界各地,特别是城市和工业区附近的水体污染尤为严重.造成这种现象的原因除城市人口密度大、生活废水多以外,主要是来自工业废水的污染.一般城市的工业废水排放量占整个废水量的30%—60%,随着各类工业的发展,工业废水排放量还将不断上升.粉煤灰是火力发电厂燃煤粉锅炉排出的废渣.我国电力以燃煤为主,每年约有近亿t粉煤灰排放,其中少部分(20%—30%)用于建筑、交通、土壤改良等方面,其余的大部分堆积废弃,这不仅占用了大量土地,而且严重污染了环境.如何将粉煤灰综合利用,是当今环境科学的重要研究课题.表1粉煤灰化学组成Table1Chemicalofcompositionofflyash化学成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3烧失量质量分数,%571902512071152168113301405183表2废水水质Table2QualityofthewastewaterCOD,mg/LSS,mg/L透光率(T400nm),%pH造纸废水1310157041301041010制革废水96413116815017911粉煤灰是具有一定活性的球状细小颗粒,对于水中杂质具有较好的吸附性能.利用粉煤灰对工业废水进行处理可谓以废治废,且处理废水费用低、效果好,这已得到有关科技界的广泛重视.利用粉煤灰对废水处理已有大量的研究工作,取得了可喜的成绩[1—4].本文对粉煤灰进行处理后,进行了表面特征、吸附性能及对工业废水处理效果的初步研究.1实验111实验用材料实验用粉煤灰取自济南电厂,其主要化学组成如表1.实验用废水分别取自济南造纸总厂和济南制革厂,废水水质状况如表2.实验用盐酸、硫酸、FeCl3、Al2(SO4)3购自化工商店.112实验方法将粉煤灰在烘箱内烘干,过325目、170目和80目筛,对废水进行吸附性能实验.实验方法是取废水400mL,加入经筛分的粉煤灰20g,搅拌4h,测定粉煤灰对废水中杂质的吸附量.将100g干粉煤灰分别加入到400mL的盐酸(浓度为2mol/L)、硫酸(浓度为第18卷第4期1998年7月环境科学学报ACTASCIENTIAECIRCUMSTANTIAEVol.18,No.4July,19982mol/L)及硫酸(浓度1mol/L)与盐酸(浓度1mol/L)混合液中,在室温下搅拌20min,滤出液体并对滤出液中铁、铝、硅含量进行分析.将滤出的粉煤灰烘干,并用HIACHIs22500电子显微镜进行颗粒表面观察.用酸处理粉煤灰得到的混合物即粉煤灰混凝剂对工业废水进行处理,处理方法是取500mL废水放入烧杯内,加入适量混凝剂并使pH值调至中性,搅拌5min,倒入800mL量筒静置30min,观察上清液高度.测定废水的固体悬浮物除去率、COD除去率、色度除去率等.并与FeCl3混凝剂、Al2(SO4)3混凝剂的处理结果相对比.2实验结果及分析211对粉煤灰的处理结果与分析利用不同细度的粉煤灰对工业废水中杂质进行吸附,吸附性能实验结果如表3.表3粉煤灰细度对吸附性能的影响Table3Effectofsizeofflyashonitsadsorptionproperty粉煤灰细度过325目筛过170目筛过80目筛原状粉煤灰吸附量,mg/g29211622表4铁、铝、硅在酸中的浸出率Table4Rateofdraw2offFe,Al,Siintheacids质量分数2mol/L盐酸2mol/L硫酸1mol/L硫酸+1mol/L盐酸浸出铁,%113601561118浸出铝,%119621632144浸出硅,%111801821108实验表明,颗粒较小的粉煤灰对工业废水中杂质的吸附能力较强,325目粉煤灰的吸附能力比80目粉煤灰的吸附能力高出8113%.因此粉煤灰做废水混凝剂时应尽量选用粒度较小的细灰.粉煤灰在盐酸、硫酸及硫酸与盐酸混合液中的铁、铝、硅浸出量测定结果见表4.图1未经处理的粉煤灰颗粒表面Fig.1Surfaceofflyashparticulatewithoutacidtreatmentisnottreated图2经酸处理后的粉煤灰颗粒表面Fig.2Surfaceofflyashparticulatewithacidtreatment实验表明,盐酸对粉煤灰中铁的浸出效果较好,硫酸对粉煤灰中铝的浸出效果较好.因此我们采用1mol/L盐酸与1mol/L硫酸混合处理粉煤灰.制得的混凝剂,铁、铝、硅均有较高的含量.酸处理后的粉煤灰,表面状况有比较大的变化,电子显微镜照片说明了这一点.未经酸处理的粉煤灰颗粒,其表面比较光滑致密(图1).经酸处理后的粉煤灰颗粒表面变得粗糙,许多颗粒