粉煤灰在水處理中的應(yīng)用

碳灰粉（c）也被稱為碳灰粉（fa），是煤炭行業(yè)對碳灰粉碳排放的廢物。粒度為1.50m。我國目前每年排放的粉煤灰超過1億噸,到2010年我國的粉煤灰量將達(dá)到20億噸。目前我國粉煤灰的重復(fù)利用率僅為41.7%,主要用于建材制品、建筑工程、道路工程等方面,其余大部分被堆積廢棄,不僅占用了大量耕地,而且由于粉煤灰質(zhì)輕粒細(xì),極易隨風(fēng)飛揚(yáng),隨水漂浮,造成水土流失和環(huán)境污染,因此粉煤灰的綜合利用是當(dāng)今環(huán)境科學(xué)的重要研究課題。由于粉煤灰獨(dú)特的物理化學(xué)特性以及低廉的價(jià)格,近年來其在水處理方面展現(xiàn)出新的應(yīng)用前景。國內(nèi)外研究表明,粉煤灰中含有較多的活性氧化鋁和氧化硅等,具有較強(qiáng)的吸附能力,可應(yīng)用于廢水的處理。但由于粉煤灰吸附容量不高,對其進(jìn)行改性,使其更適于廢水處理就顯得非常必要。因此近年來的研究多圍繞粉煤灰的改性方法展開,本文作者就粉煤灰在水處理中的應(yīng)用及粉煤灰改性方法作簡要綜述。1粉煤灰的化學(xué)成分粉煤灰的主要化學(xué)成分為硅、鋁、鐵氧化物以及一定量的鈣、鎂、硫氧化物,其氧化硅、氧化鋁、氧化鐵總質(zhì)量約占粉煤灰總質(zhì)量的85%,氧化鈣、氧化鎂、氧化硫含量相對較低,還有一些痕量元素如Cu、Cr、Pb等,此外還有未燃盡的炭粒。我國火力發(fā)電廠粉煤灰的主要化學(xué)成分如表1所示。目前國際上按照粉煤灰的化學(xué)類型將粉煤灰分成兩類:一類是F級(jí)粉煤灰(FA-F),這種粉煤灰SiO2+Al2O3+Fe2O3的含量占總量的70%以上;另一類是C級(jí)粉煤灰(FA-C),它的SiO2+Al2O3+Fe2O3的含量占總量的50%~70%。按照粉煤灰的顆粒形貌可將粉煤灰顆粒分為:玻璃微珠、海綿狀玻璃體、炭粒。我國電廠排放的粉煤灰中微珠含量不高,大部分是海綿狀玻璃體,顆粒分布極不均勻。通過研磨處理,破壞原有粉煤灰的形貌結(jié)構(gòu),使其成為粒度比較均勻的破碎多面體,可以提高其比表面積,從而提高其表面活性。2碳粉處理粉煤灰在水處理中應(yīng)用的主要作用機(jī)理為吸附,其中也包括接觸絮凝、中和沉淀與過濾截留等協(xié)同作用。2.1粉煤灰中添加未燃炭粒的作用由于粉煤灰含有多孔玻璃體、多孔炭粒,呈多孔性蜂窩狀組織,比表面積較大,同時(shí)還具有活性基團(tuán),吸附活性高,因此粉煤灰處理廢水的機(jī)理主要是吸附作用。粉煤灰的吸附作用主要有物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附效果取決于粉煤灰的多孔性及比表面積,比表面積越大,吸附效果越好,未燃炭粒對物理吸附產(chǎn)生重要影響。化學(xué)吸附主要是由于其表面具有大量Si—O—Si鍵、Al—O—Al鍵,它們與具有一定極性的有害分子產(chǎn)生偶極-偶極鍵的吸附,或是陰離子與粉煤灰中次生的帶正電荷的硅酸鋁、硅酸鈣和硅酸鐵之間形成離子交換或離子對的吸附。Sarbak等研究粉煤灰吸附亞甲基藍(lán)表明,比表面積大的粉煤灰吸附性能較好,并且發(fā)現(xiàn)粉煤灰在吸附過程中存在離子交換作用。2.2吸附劑對ni2+和z2+的去除效果粉煤灰中的一些成分還能與廢水中的有害物質(zhì)形成吸附-絮凝沉淀,如CaO等。Cetin等以粉煤灰為吸附劑對水中Ni2+和Zn2+的去除性能作了考察,發(fā)現(xiàn)吸附去除效果隨CaO含量的增加而提高。Erol等研究了粉煤灰對水中Cu2+和Pb2+的去除,結(jié)果表明2種離子的去除能力強(qiáng)烈依賴于粉煤灰中CaO的含量,且隨CaO含量的增加,去除效果增強(qiáng)。2.3和平粉煤灰中的堿性物質(zhì)可中和酸性廢水,形成鐵氧絮凝體,吸附其它有害物沉淀。2.4粉煤灰過濾裝置由于粉煤灰是多種顆粒的機(jī)械混合物,空隙率在60%~70%之間,廢水通過粉煤灰時(shí),粉煤灰也可過濾截留一部分懸浮物。此外,廢水pH值、反應(yīng)溫度和時(shí)間、污染物性質(zhì)、污染物的初始濃度、粉煤灰的改性及活化程度、粉煤灰的粒徑和比表面積、灰水比等因素也會(huì)對廢水處理效果產(chǎn)生重要影響。3用碳灰粉處理3.1粉煤灰作為吸附劑處理廢水染料廢水是中國目前主要的、難處理的工業(yè)廢水之一。它們主要來自紡織業(yè)、造紙業(yè)、塑料業(yè)、化妝品制造業(yè)和皮革業(yè)等,其特點(diǎn)是廢水量大,有機(jī)物濃度大,難生物降解,色度深,即使?jié)舛群艿?也會(huì)造成水體透光率降低,影響水中生物的光合作用,而且染料廢水還能夠?qū)е逻^敏性皮炎、皮膚刺激、癌和變異,對人類健康造成威脅。因此染料廢水的處理是水處理的一個(gè)重要課題。目前對染料廢水進(jìn)行處理的方法主要有活性炭吸附法、化學(xué)氧化法、反滲透、絮凝沉降和生物處理等。近年來,一些研究者采用粉煤灰作為吸附劑對染料廢水進(jìn)行了處理,結(jié)果表明:粉煤灰與活性炭相似,對相對分子質(zhì)量大的污染物吸附效果較好,這是因?yàn)橄鄬Ψ肿淤|(zhì)量越大,分子間引力越強(qiáng),物理吸附更易進(jìn)行。所以粉煤灰對以染料大分子為主要污染物的廢水表現(xiàn)出較好的吸附性能。表2是近年來以粉煤灰為吸附劑去除不同染料廢水的一些研究結(jié)果,從中可以看出,粉煤灰可以作為吸附劑對不同染料廢水進(jìn)行有效處理。Janos等以粉煤灰為吸附劑,對水中的幾種染料進(jìn)行了吸附去除實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,無論是酸性染料(酸性橙7、酸性紅1、酸性黃11和酸性黑26)還是堿性染料(亞甲基藍(lán)、羅丹明B),粉煤灰均能將其去除。蘭善紅等采用粉煤灰固定化絮凝劑和微生物來協(xié)同處理印染廢水。首先采用水解酸化對印染廢水進(jìn)行厭氧處理,然后在粉煤灰固定化絮凝劑存在的情況下,進(jìn)行好氧生物處理。廢水在吸附、絮凝、沉降、過濾和微生物降解等協(xié)同作用下,取得了良好的處理效果。Talman等用粉煤灰來處理水中的陽離子型染料甲苯胺藍(lán),并研究了陽離子和陰離子型表面活性劑對吸附性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),由于陽離子型表面活性劑與甲苯胺藍(lán)帶同種電荷,兩者互相爭奪粉煤灰表面的吸附活性位,使得粉煤灰對甲苯胺藍(lán)的吸附性能降低,而采用陰離子型表面活性劑時(shí),則會(huì)提高粉煤灰對甲苯胺藍(lán)的吸附。3.2粉煤灰與酚類污染物的吸附效果酚類化合物是重要的化工原料,大多具有高毒性,能致畸、致癌、致突變,而且難以生物降解,如苯酚、氯酚等。人在苯酚濃度為10~240mg/L的環(huán)境中一段時(shí)間就會(huì)導(dǎo)致口腔疼痛、腹瀉、夜尿、視力減弱,血液中苯酚的濃度達(dá)到4.7~130mg/L就可以致命。氯酚也是一種劇毒、難生物降解的致癌有機(jī)物,廣泛應(yīng)用于木材防腐劑、除草劑、殺蟲劑、阻燃劑、溶劑、油漆、膠水和造紙工業(yè)。表3為近年來粉煤灰處理含酚廢水的一些研究結(jié)果,表明粉煤灰對酚類廢水具有良好的吸附去除性能。Sarkar等研究了粉煤灰對溶液中的苯酚和其它酚類污染物的去除效果,并考察了各操作參數(shù)對去除酚類污染物的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),有機(jī)物初始濃度低、粉煤灰粒徑小、攪拌時(shí)間和速度增加、粉煤灰投加量增加,以及反應(yīng)溫度升高均有助于粉煤灰對酚類污染物的去除。溶液pH值也影響粉煤灰對酚類污染物的去除能力。郝培亮等采用粉煤灰成功合成了X型分子篩,以不同濃度鹽酸對合成分子篩進(jìn)行改性,研究發(fā)現(xiàn)用改性分子篩處理廢水中苯酚,去除率可達(dá)到80%以上。Estevinho等用粉煤灰來吸附水中的2,4-二氯苯酚和五氯苯酚,表明粉煤灰具有較好的吸附性能,且價(jià)格便宜,是一種有望替代活性炭和其它吸附材料的吸附劑。3.3鉛離子的沉淀重金屬污染是一種蓄積性的慢性污染,微量重金屬可以通過生物鏈作用而產(chǎn)生富集。當(dāng)人飲用或食用受重金屬污染的水和食物,體內(nèi)重金屬含量過高時(shí),便會(huì)導(dǎo)致各種不治之癥。環(huán)境中常見的重金屬污染有:銅、汞、鉛、錳、鎘、鉻、鋅、鎳等。粉煤灰呈堿性,與水結(jié)合時(shí)pH值在10~13之間,表面帶負(fù)電荷,因此可望通過沉淀或靜電吸附來去除水中的重金屬離子。表4是粉煤灰去除重金屬離子的一些研究結(jié)果。Cho等研究發(fā)現(xiàn),粉煤灰可以作為重金屬離子的吸附劑,當(dāng)粉煤灰與水結(jié)合時(shí),其pH值可達(dá)10~13,因此金屬離子會(huì)在其表面沉淀。pH值在10左右,鋅和鎘離子沉淀速度快速增加;當(dāng)pH值為11時(shí),兩種離子沉淀去除可達(dá)90%。鉛離子在pH值為8時(shí)就會(huì)發(fā)生沉淀,在pH值大于9時(shí),99%的鉛會(huì)沉淀去除。銅離子發(fā)生沉淀的pH值甚至更低。當(dāng)重金屬離子濃度低于100mg/L時(shí),4種金屬離子的去除率分別為:鋅86%~98%、鉛96%~99%、鎘51%~95%、銅60%~99%,去除率隨pH值的增大而提高。Alinnor研究了粉煤灰對水中銅和鉛離子的吸附,結(jié)果發(fā)現(xiàn),粉煤灰對重金屬離子的去除是由吸附和沉淀2種作用共同引起的。前20min內(nèi),銅和鉛離子很快被粉煤灰吸附,2h內(nèi)逐漸達(dá)到吸附平衡。粉煤灰水合后,pH值可達(dá)10~13,在此pH值范圍,重金屬離子容易發(fā)生沉淀,因此可以提高粉煤灰對重金屬離子的去除能力。Papandreou等將粉煤灰制成3~8mm的小球,用它來吸附水中的銅和鎘,結(jié)果發(fā)現(xiàn)對銅和鎘的吸附能力分別達(dá)到20.92mg/g和18.98mg/g,說明將粉煤灰制成小球可以作為去除水中銅和鎘的吸附劑。3.4粉煤灰去除磷酸鹽含氮、磷廢水的任意排放,會(huì)使得水域中藻類等植物的大量繁殖,導(dǎo)致水體的富營養(yǎng)化。富營養(yǎng)化的水體含有大量的硝酸鹽和亞硝酸鹽,長期飲用嚴(yán)重危害人類健康。因此污水的脫氮除磷技術(shù)成為當(dāng)今污水處理的一個(gè)研究熱點(diǎn)。Oguz采用粉煤灰來去除水中的磷酸鹽,結(jié)果表明:粉煤灰對磷酸鹽的最大吸附量為71.87mg/g,溶液中磷酸鹽的去除率達(dá)99%。分析認(rèn)為,粉煤灰顆粒和磷酸鹽之間存在靜電吸引作用,使吸附劑和磷酸鹽發(fā)生沉淀和離子交換。趙統(tǒng)剛等利用粉煤灰合成沸石,研究其在同步去除氮、磷方面的特性。研究發(fā)現(xiàn)該合成沸石去除氨氮和磷酸鹽能力較強(qiáng),對氨氮吸附機(jī)理為陽離子交換作用,對磷的去除除化學(xué)沉淀作用外尚有吸附機(jī)制。Yan等研究發(fā)現(xiàn),粉煤灰對磷酸鹽具有很好的滯留能力,滯留過程是不可逆過程,而且不可逆性隨滯留能力的提高而增大,表明磷酸鹽在粉煤灰上的滯留主要是由化學(xué)吸附作用引起的,生成磷酸鈣沉淀是磷酸鹽被滯留的主要機(jī)制。4孔穴的化學(xué)改性粉煤灰在形成過程中,由于部分氣體逸出而具有開放性孔穴,表面呈蜂窩狀;部分氣體未逸出被裹在顆粒內(nèi)形成封閉性孔穴,內(nèi)部也呈蜂窩狀。前者由于孔穴暴露在表面,具有吸附性能;后者的吸附性能則很小,需用物理或化學(xué)方法打開封閉的孔穴,以提高其孔隙率及比表面積。化學(xué)改性不但能打開孔穴,還能通過酸堿的作用使之生成大量新的微細(xì)小孔,增加比表面積和孔隙率,處理廢水的效果也將大幅提高。粉煤灰的改性方法目前采用較多的有如下幾種。4.1提高粉煤灰的除污染物性能原狀粉煤灰顆粒,其表面比較光滑致密,經(jīng)酸處理后的粉煤灰顆粒表面變得粗糙,形成許多凹槽和孔洞,增大了顆粒的比表面積。吸附劑比表面積越大,吸附效果越好,因此經(jīng)酸改性的粉煤灰的吸附能力較原始粉煤灰增強(qiáng),而且經(jīng)酸改性處理后的粉煤灰釋放出大量的Al3+、Fe3+和H2SiO3等成分,Al3+、Fe3+可起絮凝沉降作用,H2SiO3可捕收懸浮顆粒,起混凝吸附架橋作用。幾種作用綜合使酸改性后的粉煤灰去除污染物性能增強(qiáng)。常用的酸有HCl、H2SO4、HNO3等,其中HCl對粉煤灰中Fe3+的浸出效果較好,H2SO4對粉煤灰中Al3+的浸出效果較好。表5為粉煤灰改性前后比表面積的對比結(jié)果,從中可以看出,經(jīng)酸改性后粉煤灰的比表面積普遍增大。Lin等將粉煤灰用1mol/L的H2SO4溶液50℃下處理24h,接著用蒸餾水進(jìn)行多次洗滌,然后過濾,將過濾后的粉煤灰于105℃烘干20h,再將粉煤灰過450~700目的分離篩,最終得到硫酸改性的粉煤灰。結(jié)果表明,改性后的粉煤灰與改性前的相比,比表面積和吸附容量均得到提高。朱洪濤等采用鹽酸浸泡方法對粉煤灰進(jìn)行改性,研究了改性粉煤灰處理模擬含鉻廢水的性能,結(jié)果表明:原灰處理含鉻廢水達(dá)到吸附平衡的時(shí)間為120min,改性灰為90min。改性灰更易達(dá)到平衡,且吸附平衡時(shí)改性灰對Cr6+的去除率可達(dá)93.2%,明顯高于原灰對Cr6+的去除率(51.0%)。Wang等以HCl對粉煤灰進(jìn)行改性,用來吸附去除水中的亞甲基藍(lán)、結(jié)晶紫和羅丹明B這3種堿性染料。結(jié)果表明,HCl的改性使粉煤灰對3種染料的吸附性能提高,而且對亞甲基藍(lán)的去除能力高于結(jié)晶紫和羅丹明B。林俊雄等用HCl對粉煤灰改性,結(jié)果表明粉煤灰酸洗后對陽離子染料吸附能力提高,對酸性及活性染料的吸附能力降低。4.2粉煤灰的改性研究從表5也可以看出,對粉煤灰進(jìn)行堿改性,也可以增大粉煤灰的比表面積。當(dāng)用堿對粉煤灰改性時(shí),粉煤灰顆粒表面的SiO2會(huì)發(fā)生化學(xué)解離而產(chǎn)生可變電荷,可以破壞粉煤灰顆粒表面的堅(jiān)硬外殼,增大其比表面積,而且使玻璃體表面可溶性物質(zhì)與堿性氧化物反應(yīng)生成膠凝物質(zhì),并使粉煤灰中的莫來石及非晶狀玻璃相熔融,從而提高活性。在堿性條件下粉煤灰顆粒表面上的羥基中的H+還可以發(fā)生解離,從而使顆粒表面部分帶負(fù)電荷,因此廢水中帶正電荷的金屬離子和陽離子型染料很容易被吸附在改性后的粉煤灰顆粒表面。圖1(a)和(b)比較了改性前后粉煤灰的表面形貌,可以看出,改性前粉煤灰為表面光滑的球狀,改性后粉煤灰表面變得非常粗糙,使其比表面積得以提高。Woolard等采用水熱法以NaOH對粉煤灰進(jìn)行改性,結(jié)果發(fā)現(xiàn)改性后的粉煤灰比表面積增加了8倍,陽離子交換能力也較原粉煤灰提高。吸附實(shí)驗(yàn)表明,改性粉煤灰對陽離子型染料亞甲基藍(lán)的吸附性能顯著高于陰離子型染料alizarinsulfonate,吸附達(dá)到飽和時(shí),改性粉煤灰對亞甲基藍(lán)的吸附量為原始粉煤灰的10倍,并將改性粉煤灰吸附性能的提高歸因于改性對粉煤灰表面造成的影響。Wang等以氫氧化鈉對粉煤灰進(jìn)行改性,并且用它來去除溶液中的重金屬離子和染料分子,研究發(fā)現(xiàn)原始的和經(jīng)改性的粉煤灰均能很好地去除重金屬離子和陽離子型染料亞甲基藍(lán),但對羅丹明B的去除效果較差。氫氧化鈉改性后的粉煤灰對溶液中銅離子和鎳離子的去除率從30%提高到90%;將其用于處理廢水中的亞甲基藍(lán),結(jié)果顯示與未改性的粉煤灰相比,改性粉煤灰對亞甲基藍(lán)的吸附能力從6×10-6mol/g提高到8×10-6mol/g。Li等以固態(tài)NaOH,采用熔融法對粉煤灰進(jìn)行了改性,并用它來吸附水中的亞甲基藍(lán)和結(jié)晶紫,結(jié)果表明,改性的粉煤灰有更高的吸附能力,而且對結(jié)晶紫的吸附能力高于亞甲基藍(lán)。然而并不是所有研究結(jié)果都證實(shí)對粉煤灰改性可提高它的吸附能力。Hsu等用NaOH對粉煤灰進(jìn)行了改性,結(jié)果發(fā)現(xiàn)NaOH改性后的粉煤灰雖然提高了比表面積,但并沒有提高其吸附Cu2+的能力。朱洪濤采用添加熟石灰并升溫活化的方法對粉煤灰進(jìn)行改性,研究了改性粉煤灰對活性艷蘭染料的吸附脫色規(guī)律。結(jié)果表明:當(dāng)Ca(OH)2與粉煤灰配比為1∶9,活化溫度為500℃時(shí),改性粉煤灰對活性艷蘭染料有較好的脫色效果。4.3對無砂混凝土的粉煤灰Wu等采用粉煤灰制成沸石,然后對其進(jìn)行鹽改性,分別得到了Ca、Mg、Al和Fe改性的沸石材料,并用這些改性材料來同時(shí)去除水中的氨氮和磷酸鹽,結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)鋁鹽改性的沸石具有很好的同時(shí)去除氨氮和磷酸鹽的能力。劉發(fā)現(xiàn)等采用氯化鈣、氯化鉀和氯化鐵分別對NaOH改性后的粉煤灰進(jìn)行離子交換,分別得到了鈣、鉀和鐵改性的粉煤灰。用其處理印染廢水,結(jié)果表明,改性后的粉煤灰脫色率為71.0%~99.4%,COD除去率為66.3%~81.9%,其中鈣改性粉煤灰對印染廢水的脫色效果最好,而且沉降速度快,去除COD也優(yōu)于其它改性粉煤灰,是一種很好的污水處理劑。曾經(jīng)等采用A1(NO3)3溶液對粉煤灰進(jìn)行浸泡得到了改性的粉煤灰,結(jié)果表明,改性粉煤灰對銅(Ⅱ)具有較強(qiáng)的吸附性能,pH值是影響吸附的主要因素,靜電吸附和特性吸附是主要吸附形式。4.4應(yīng)用hdtma改性粉煤灰表面活性劑是指具有固定的親水親油基團(tuán),在溶液的表面能定向排列,并能使表面張力顯著下降的物質(zhì)。近年來一些研究者采用表面活性劑對粉煤灰的改性進(jìn)行了研究。十六烷基三甲基溴化銨(HDTMA)是一種陽離子表面活性劑。胡巧開等采用HDTMA對粉煤灰進(jìn)行改性,結(jié)果表明,用HDTMA改性的粉煤灰對二甲酚橙的吸附去除率遠(yuǎn)大于未改性的粉煤灰。Banerjee等采用HDTMA對粉煤灰進(jìn)行改性,然后用改性后的粉煤灰來處理海面上的石油,結(jié)果表明,經(jīng)HDTMA改性后的粉煤灰對海面上漂浮的原油具有很好的去除能力。他們在另一篇文獻(xiàn)中報(bào)道,分別采用四乙胺(TEA)、十六烷基三甲基溴化銨(HDTMA)、溴化十四烷基芐基二甲基銨(BDTDA)對粉煤灰進(jìn)行改性,并以陰離子型染料來考察改性粉煤灰的吸附性能,結(jié)果表明,經(jīng)這些表面活性劑改性后的粉煤灰吸附性能均得到了提高。聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)是一種水溶性陽離子高聚物,在水處理領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。研究表明,采用PDMDAAC對粉煤灰進(jìn)行改性,可以提高粉煤灰的吸附能力。岳欽艷等采用PDMDAAC對粉煤灰進(jìn)行表面改性,結(jié)果表明,改性粉煤灰對活性黃和分散紅紫的模擬染料廢水都有很好的處理效果,其脫色機(jī)理以吸附電中和為主。在一定范圍內(nèi),隨著改性粉煤灰投量的增加脫色效果增強(qiáng),而溶液的pH值和反應(yīng)時(shí)間對脫色效果的影響不大,此改性粉煤灰可用于印染廢水的處理。Cao等采用PDMDAAC對粉煤灰進(jìn)行改性,結(jié)果表明,改性粉煤灰對有機(jī)分子的吸附能力和離子交換能力都得到了增強(qiáng),對染料分子的去除能力比未改性的粉煤灰高出12.5%。4.5活性粉煤灰的制備有時(shí),幾種改性方法的混合使用可以進(jìn)一步提高粉煤灰對水中污染物的去除能力。李尉卿等采用碳酸鈉、硫酸及碳酸鈉處理后再加硫酸等改性方法對粉煤灰進(jìn)行改性,用其處理造紙廢水、垃圾滲濾液和生活廢水的結(jié)果表明,用Na2CO3+H2SO4改性的粉煤灰的吸附性能優(yōu)于其它改性劑,其原因是Na2CO3+H2SO4改性的粉煤灰既具有了聚合硫酸鋁的絮凝性質(zhì),在廢水中起到絮凝和架橋作用,又具有沸石的吸附性能,吸附廢水中的有機(jī)物。陳雪初等將粉煤灰與NaCl在高速混合機(jī)中混合均勻后投入焙燒爐中煅燒活化,再向焙燒后冷卻的物料中添加15%的H2SO4,將反應(yīng)后的物料烘干磨細(xì)即得到混合改性的粉煤灰粉末。研究結(jié)果表明:與未改性的粉煤灰相比,采用此工藝改性的粉煤灰除磷性能顯著提升,約為粉煤灰投加量1/20時(shí)即可達(dá)到與之相當(dāng)?shù)某仔ЧＳ跁圆实炔捎肏Cl和H2SO4對粉煤灰進(jìn)行混合改性,制得粉煤灰吸附混凝劑,研究了改性粉煤灰對含非離子表面活性劑烷基苯酚聚氧乙烯醚(OP-10)廢水處理的規(guī)律,結(jié)果表明,以n(HCl)∶n(H2SO4)=1∶1的混合液為改性劑改性的粉煤灰對含OP-10廢水具有良好的吸附性能,在含OP-10質(zhì)量濃度為300~1800mg/L,改性粉煤灰質(zhì)量濃度為200g/L,粉煤灰的粒徑范圍為74~83μm,pH值為1~3的實(shí)驗(yàn)條件下,OP-10的去除率大于92%。近幾年,超聲和微波技術(shù)已經(jīng)被用于制備材料,并且它們表現(xiàn)出比傳統(tǒng)方法更高的效率。Wang等將粉煤灰和NaOH溶液混合,置于超聲波水浴池中,超聲處理一段時(shí)間后過濾洗滌烘干,得到了NaOH和超聲共同改性的粉煤灰,并將其用來去除水中的亞甲基藍(lán)。結(jié)果表明:與未改性的粉煤灰相比,對亞甲基藍(lán)的吸附能力從6×10-6mol/g提高到1.2×10-5mol/g。他們還將粉煤灰和一定濃度的鹽酸溶液混合,然后分別置于超聲波和微波浴池中,制得了鹽酸和超聲以及鹽酸和微波共同改性的粉煤灰,亞甲基藍(lán)、晶體蘭和羅丹明B的吸附實(shí)驗(yàn)表明:未改性的粉煤灰表現(xiàn)出較高的吸附能力,而經(jīng)改性的粉煤灰吸附能力得到了進(jìn)一步的提高,微波處理的粉煤灰吸附性能最佳。4.6沸石的合成及其應(yīng)用人工合成沸石是一種水合鋁硅酸鹽晶體,具有均勻的孔徑和大的比表面積,被廣泛應(yīng)用于離子交換劑、分子篩、氣體吸附劑、催化劑,通常采用純化工原料合成,由于用堿、鋁和硅酸鈉等純化工原料合成沸石受原料來源、價(jià)格等因素的影響,不能滿足沸石應(yīng)用的需要,而且價(jià)格較貴。粉煤灰和沸石在組成上的相似為粉煤灰轉(zhuǎn)化成沸石提供了可能,用粉煤灰合成沸石可節(jié)約化工原料,具有來源廣泛、造價(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn),而且合成沸石的比表面積比粉煤灰增大很多,去除水中污染物性能增強(qiáng)。Hollman等以粉煤灰為原料合成了沸石,結(jié)果表明粉煤灰合成沸石后,比表面積發(fā)生了較大增大,對其吸附性能的提高有利。Somerset等以粉煤灰和氫氧化鈉為原料采用水熱法合成了沸石,并用其處理水中的汞離子和鉛離子。結(jié)果表明:粉煤灰合成的沸石對水中汞離子的去除率為95%,對鉛離子的去除率為30%。Qiu等以粉煤灰和氫氧化鈉為原料制得了一種鈣霞石型沸石,并用它來去除水中的砷酸鹽。結(jié)果表明:該沸石比活性炭、硅膠等吸附材料具有更高的吸附性能。他們還將該沸石與氧化鋁混合,再加入去離子水,經(jīng)攪拌、烘干、煅燒后,制得了氧化鋁改性的沸石,結(jié)果發(fā)現(xiàn)氧化鋁改性的沸石具有更高的吸附性能。Luna等采用粉煤灰合成了沸石,并將其用來去除垃圾滲濾液中的COD和氨氮。結(jié)果表明:沸石的吸附作用結(jié)合硫酸鋁的絮凝作用,使其對垃圾滲濾液中COD和氨氮的去除率分別達(dá)到43%和53%。采用粉煤灰制成的沸石具有很高的離子交換能力,因此可以用來去除廢水中的氨氮,而且因?yàn)樗缓X、鐵和鈣,使其可以作為水中磷酸鹽的凈化材料。Zhang等采用粉煤灰合成沸石,并對其進(jìn)行酸改性,用改性后的沸石來同時(shí)去除水中的氨氮和磷酸鹽