復(fù)合粉煤灰對(duì)重金屬離子吸附性能的研究

摘要：以傳統(tǒng)的熱發(fā)電廠產(chǎn)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(fù)合粉煤灰。在實(shí)驗(yàn)室條件下，進(jìn)行復(fù)合粉煤灰對(duì)重金屬離子吸附性能的研究，通過改變體系的某一變量進(jìn)行著重觀察分析，探討復(fù)合粉煤灰對(duì)重金屬離子吸附的最佳條件，最終發(fā)現(xiàn)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(shí)，復(fù)合粉煤灰對(duì)金屬離子的吸附率可以達(dá)到峰值。

關(guān)鍵詞：復(fù)合粉煤灰；吸附性能；體系變量

一、前言

當(dāng)今社會(huì)發(fā)展速度突飛猛進(jìn)，工業(yè)發(fā)展中煤的大量使用也導(dǎo)致了粉煤灰的大量產(chǎn)出。以中國(guó)為例，粉煤灰的年產(chǎn)量超過1億噸，但能夠得到二次使用的不足其中的5%。

工業(yè)廢水包括廢水、污水、和其他液體，也均指在工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水和廢液，包括工業(yè)生產(chǎn)材料、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)物和在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物。工業(yè)廢水種類繁多，成分復(fù)雜。

本研究的意義在于，通過實(shí)驗(yàn)室的條件，模擬工業(yè)廢水的處理辦法，優(yōu)化工業(yè)廢水的處理，善用各種原材料，二次材料，從而減低工業(yè)污水處理的成本。

二、實(shí)驗(yàn)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(chǔ)備液，同時(shí)準(zhǔn)備一定濃度的稀釋溶液，用來(lái)實(shí)驗(yàn)使用。

（二）粉煤灰復(fù)合

粉煤灰的復(fù)合主要是用化學(xué)途徑或者物理途徑處理粉煤灰，改變粉煤灰表面和孔狀結(jié)構(gòu)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(shí)驗(yàn)將采用酸復(fù)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(shí)，通過洗滌、過濾、干燥，最終得到硫酸性復(fù)合粉煤灰。經(jīng)過分析，復(fù)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(yàn)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(fù)合粉煤灰，進(jìn)行pH值的調(diào)試，并在室溫中進(jìn)行充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)30分鐘，充分靜置后，取上層清液進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算粉煤灰的吸附率。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

（一）粉煤灰與復(fù)合粉煤灰對(duì)重金屬離子模擬液的吸附性能比較

稱取相同質(zhì)量的粉煤灰與復(fù)合粉煤灰，分別加入兩個(gè)燒杯中，再往兩個(gè)燒杯中分別加入400mL的已知濃度的重金屬離子模擬液，調(diào)節(jié)體系pH為8.0，充分?jǐn)嚢?0分鐘，30分鐘后，對(duì)上層液體進(jìn)行分析，計(jì)算吸附速率。

由于粉煤灰中含有相當(dāng)一部分碳的成分，這一部分的碳成分已經(jīng)起到了活性炭的作用，在經(jīng)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(fù)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(jì)算結(jié)果可以得知，粉煤灰對(duì)重金屬離子的吸附率始終沒有超過65%，而復(fù)合粉煤灰對(duì)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(fù)合粉煤灰的吸附性能都有所降低。

（二）復(fù)合粉煤灰投加量對(duì)吸附性能的影響

準(zhǔn)備若干500mL燒杯，取已知濃度的重金屬離子標(biāo)準(zhǔn)液適量，放入燒杯中，加入去離子水至400mL，分別加入已知量復(fù)合粉煤灰，調(diào)節(jié)體系pH為8.0，充分?jǐn)嚢?0分鐘，然后靜置30分鐘后，取上層清液進(jìn)行分析，計(jì)算吸附率。通過改變復(fù)合粉煤灰的投加量，進(jìn)行比較吸附性能的差異。

最終結(jié)果得出隨著復(fù)合粉煤灰的投加量的增加，吸附率也隨之增加，在復(fù)合粉煤灰投加量相對(duì)值為62時(shí)達(dá)到峰值；隨后增加復(fù)合粉煤灰的投加量，吸附率也會(huì)保持在一個(gè)峰值的水平。

（三）體系pH值對(duì)吸附性能的影響

取已知濃度的重金屬離子標(biāo)準(zhǔn)液適量，加入500mL燒杯，加入去離子水至400mL，加入已知量的復(fù)合粉煤灰。，利用酸或者堿進(jìn)行體系pH的調(diào)試，室溫?cái)嚢?0分鐘，充分靜置，取液進(jìn)行分析；

隨著體系pH的增加，復(fù)合粉煤灰的吸附性能呈現(xiàn)出增強(qiáng)的趨勢(shì)，在體系pH值為8.0時(shí)，吸附性能達(dá)到最強(qiáng)，隨后體系pH值的增加，使得吸附性能呈現(xiàn)出減弱的趨勢(shì)。

四、結(jié)論

1.復(fù)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(jié)構(gòu)，使得復(fù)合粉煤灰對(duì)于工業(yè)廢水中重金屬離子的吸附具有更高的效率。

2.在整個(gè)復(fù)合粉煤灰吸附體系中，起到重要作用的是體系pH值，通過實(shí)驗(yàn)可以看出，過酸或者過堿的環(huán)境均不適合復(fù)合粉煤灰的吸附，只有當(dāng)pH值為8.0左右時(shí)，復(fù)合粉煤灰對(duì)工業(yè)中廢水中重金屬離子的吸附率達(dá)到最高值。

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作者簡(jiǎn)介：楊樹林，男，1997-11-18，安徽省宿州市人，本科在讀，專業(yè)：材料化學(xué)。