復合粉煤灰對重金屬離子吸附性能的研究

摘要：以傳統的熱發電廠產生的粉煤灰為原材料，在酸和高溫的條件下，得到一種具有高吸附能力的復合粉煤灰。在實驗室條件下，進行復合粉煤灰對重金屬離子吸附性能的研究，通過改變體系的某一變量進行著重觀察分析，探討復合粉煤灰對重金屬離子吸附的最佳條件，最終發現在體系pH為8.0，粉煤灰的投加量一定，體系溫度為20攝氏度時，復合粉煤灰對金屬離子的吸附率可以達到峰值。

關鍵詞：復合粉煤灰；吸附性能；體系變量

一、前言

當今社會發展速度突飛猛進，工業發展中煤的大量使用也導致了粉煤灰的大量產出。以中國為例，粉煤灰的年產量超過1億噸，但能夠得到二次使用的不足其中的5%。

工業廢水包括廢水、污水、和其他液體，也均指在工業生產中產生的廢水和廢液，包括工業生產材料、中間產物、副產物和在生產過程中產生的污染物。工業廢水種類繁多，成分復雜。

本研究的意義在于，通過實驗室的條件，模擬工業廢水的處理辦法，優化工業廢水的處理，善用各種原材料，二次材料，從而減低工業污水處理的成本。

二、實驗部分

（一）含重金屬離子模擬液的配置

稱取硝酸鉻，硫酸銅，硫酸鋅適量，分別置于不同的燒杯中，然后分別配置3g/L的Cr6+，Cu2+，Zn2+溶液作為儲備液，同時準備一定濃度的稀釋溶液，用來實驗使用。

（二）粉煤灰復合

粉煤灰的復合主要是用化學途徑或者物理途徑處理粉煤灰，改變粉煤灰表面和孔狀結構的粗糙度，提高粉煤灰的比表面積，從而提升粉煤灰的吸附性能。本實驗將采用酸復合的辦法。具體操作方法如下：用硫酸溶液浸泡粉煤灰于常溫下處理24小時，通過洗滌、過濾、干燥，最終得到硫酸性復合粉煤灰。經過分析，復合粉煤灰的比表面積和吸附量與粉煤灰相比有較大提升。

（三）吸附試驗部分

取已知濃度的重金屬離子模擬液適量，加入500mL燒杯，加入去離子水至400mL，加入已知量的復合粉煤灰，進行pH值的調試，并在室溫中進行充分攪拌反應30分鐘，充分靜置后，取上層清液進行測定，計算粉煤灰的吸附率。

三、實驗結果與分析

（一）粉煤灰與復合粉煤灰對重金屬離子模擬液的吸附性能比較

稱取相同質量的粉煤灰與復合粉煤灰，分別加入兩個燒杯中，再往兩個燒杯中分別加入400mL的已知濃度的重金屬離子模擬液，調節體系pH為8.0，充分攪拌30分鐘，30分鐘后，對上層液體進行分析，計算吸附速率。

由于粉煤灰中含有相當一部分碳的成分，這一部分的碳成分已經起到了活性炭的作用，在經過酸和高溫的條件后，這部分的碳的表面的孔隙變得更加密集與粗糙，使得碳的比表面積相比較復合前有顯著的增加，使得這部分碳的吸附能力提升了一大步。

通過計算結果可以得知，粉煤灰對重金屬離子的吸附率始終沒有超過65%，而復合粉煤灰對重金屬離子的吸附性能則有了明顯的提升；但隨著溶液中重金屬離子的濃度的增加，粉煤灰和復合粉煤灰的吸附性能都有所降低。

（二）復合粉煤灰投加量對吸附性能的影響

準備若干500mL燒杯，取已知濃度的重金屬離子標準液適量，放入燒杯中，加入去離子水至400mL，分別加入已知量復合粉煤灰，調節體系pH為8.0，充分攪拌30分鐘，然后靜置30分鐘后，取上層清液進行分析，計算吸附率。通過改變復合粉煤灰的投加量，進行比較吸附性能的差異。

最終結果得出隨著復合粉煤灰的投加量的增加，吸附率也隨之增加，在復合粉煤灰投加量相對值為62時達到峰值；隨后增加復合粉煤灰的投加量，吸附率也會保持在一個峰值的水平。

（三）體系pH值對吸附性能的影響

取已知濃度的重金屬離子標準液適量，加入500mL燒杯，加入去離子水至400mL，加入已知量的復合粉煤灰。，利用酸或者堿進行體系pH的調試，室溫攪拌30分鐘，充分靜置，取液進行分析；

隨著體系pH的增加，復合粉煤灰的吸附性能呈現出增強的趨勢，在體系pH值為8.0時，吸附性能達到最強，隨后體系pH值的增加，使得吸附性能呈現出減弱的趨勢。

四、結論

1.復合粉煤灰性相比較普通粉煤灰而言，具有更豐富的表面孔狀結構，使得復合粉煤灰對于工業廢水中重金屬離子的吸附具有更高的效率。

2.在整個復合粉煤灰吸附體系中，起到重要作用的是體系pH值，通過實驗可以看出，過酸或者過堿的環境均不適合復合粉煤灰的吸附，只有當pH值為8.0左右時，復合粉煤灰對工業中廢水中重金屬離子的吸附率達到最高值。

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作者簡介：楊樹林，男，1997-11-18，安徽省宿州市人，本科在讀，專業：材料化學。