改性粉煤灰處理含鉻廢水的實驗研究

肖先舉，唐學紅，劉 慶

（徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，江蘇 徐州 221140）

粉煤灰是燃煤電廠的排出物，每年排放量已達2億t以上，約60%的粉煤灰堆放在灰場，給環(huán)境帶來了較大的污染，因此，粉煤灰的綜合利用意義重大。粉煤灰為球狀細小顆粒，有較大的比表面積，吸附和脫色能力較強，這種結(jié)構(gòu)決定了其在水處理中有著廣泛的應(yīng)用，對重金屬離子、有機物、色度等有很好的吸附作用。對粉煤灰進行改性后，可提高其吸附性能。

含鉻廢水是環(huán)境的主要污染物之一，對動植物體會產(chǎn)生致畸致癌作用，其主要來源是電鍍、鉻酸洗、皮革等工業(yè)。對含鉻廢水的處理，現(xiàn)主要有三種方法：電解法、離子交換法、化學沉淀法。本文采用助熔劑Na2CO3和粉煤灰混合，在高溫下進行改性，處理含Cr6+廢水，取得了較好的效果。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

粉煤灰取至徐州市某發(fā)電廠；K2Cr2O7、Na2CO3、二苯碳酰二肼。

UV-759紫外-可見分光光度計，SX2-8-10箱式電阻爐等。

1.2 模擬含鉻廢水的配制

本實驗配制的含鉻廢水濃度為50mg·L-1，用120℃干燥2h的K2Cr2O7和去離子水配制。

1.3 改性粉煤灰吸附劑的制備

取粉煤灰進行淘洗3～4次，沉底去除上部的懸液，于干燥箱中，恒溫100℃進行干燥。將干燥后的粉煤灰和助熔劑Na2CO3按3∶1的比例均勻混合，于馬弗爐內(nèi)，在 600、650、700、750℃進行活化改性，時間2h，研細后制得改性粉煤灰吸附劑。

1.4 改性粉煤灰吸附劑吸附性能的測定

取模擬含鉻廢水100mL于錐形瓶中，加入一定量的改性粉煤灰，于一定溫度下振蕩吸附一定時間，離心過濾，測定Cr6+的濃度。本實驗研究采用國家標準分析方法二苯碳酰二肼分光光度法[1]來測Cr6+的濃度，在波長540nm處測其吸光度，根據(jù)標準曲線計算Cr6+的濃度。本實驗用對Cr6+的吸附去除率來考察改性粉煤灰的吸附效果，具體計算公式如下：η=（C0-C e）/C0*100%。C0為 Cr6+的初始濃度（mg·L-1），C e為吸附達到平衡時 Cr6+的濃度（mg·L-1）。

2 結(jié)果與討論

2.1 正交實驗因素與水平的確定

根據(jù)影響粉煤灰吸附性能的單因素實驗研究，確定了五個主要影響因素：改性粉煤灰用量、改性溫度、吸附時間、吸附溫度、pH值，進行正交優(yōu)化實驗來研究分析研究粉煤灰的吸附效果。五個因素各選取4個水平選擇L16（45）實驗表。根據(jù)所查資料及單因素實驗結(jié)果確定實驗水平見表1。

表1 正交實驗因素水平表Tab.1

2.2 結(jié)果與分析

根據(jù)L16（45）正交實驗表進行實驗，得到的結(jié)果見表2。

表2 L16（45）正交實驗結(jié)果Tab.2

對結(jié)果進行分析，5個影響因素中，改性溫度對粉煤灰吸附性能的影響最大，其次是吸附溶液的pH值，再次是改性粉煤灰用量，然后是吸附時間，影響最小的是吸附的溫度。焙燒溫度在700℃時，粉煤灰對Cr6+的吸附效果較好，當溫度在升高時，粉煤灰的吸附孔道會塌陷或堵死，使粉煤灰的吸附能力降低。pH值是影響粉煤灰的一個重要因素，在堿性環(huán)境下，粉煤灰對Cr6+的吸附能力較好，但過高也會降低吸附能力。粉煤灰的用量對其吸附能力也有較大的影響，在吸附量變化不是很大的情況下，也要考慮經(jīng)濟性。本實驗的最佳吸附方案為：①4②3③2④2⑤3。

3 結(jié)論

對粉煤灰進行了助熔劑高溫改性，通過正交優(yōu)化實驗進行極差分析，得出了對粉煤灰吸附性能的影響因素作用大小，得到了含Cr6+的最佳處理條件：改性粉煤灰用量2.5g，改性溫度700℃，吸附時間90min，吸附溫度25℃，pH值為7時，改性粉煤灰對廢水中Cr6+的去除率達到了87.6%。該方法工藝簡單，達到了以廢制廢的目的，具有較好的應(yīng)用前景。

[1] 國家環(huán)境保護局.水和廢水監(jiān)測分析方法（第四版）[M].北京:中國環(huán)境科學出版社,2002.

[2] 張小慶，王文洲，王衛(wèi).含鉻廢水的處理方法[J].環(huán)境科學與技術(shù)，2004,27（B08）:111-113.

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