粉煤灰除磷的试验研究

(1)当pH为9时,磷净化率达到最大值。(2)当改性粉煤灰用量为30g/L时,磷净化率可达99.53%,磷净化后质量浓度为0.91mg/L,达到�污水综合排放标准(GB8978!1996)中二级标准限值(1.0mg/L);当改性粉煤灰用量为40g/L时,磷净化率可达99.75%,磷净化后质量浓度为0.48mg/L,达到GB8978!1996中一级标准限值(0.5mg/L)。(3)改性粉煤灰对废水中磷的净化速度较快,吸附5min即可使吸附过程达到平衡;进一步提高吸附时间,磷净化率及净化后浓度几乎不再变化。(4)吸附温度对磷净化率的影响较小,当吸附温度为20~40∀时,磷净化率为97.00%~98.62%。(5)改性粉煤灰对磷的吸附等温线较符合Freundlich方程,且1/n=0.374,吸附过程易进行,改性粉煤灰可作为磷的吸附剂用于废水中磷的净化。关键词：粉煤灰改性磷净化1.3�实验方法1.3.1�改性粉煤灰的制备向粉煤灰中加入一定量的水,使其与水混合均匀,然后每克粉煤灰加入0.06mL浓硫酸,体系温度迅速升高,充分搅拌后放入烘箱中,在100∀下保温1.5h。1.3.2吸附效果实验称取一定量的改性粉煤灰于250mL锥形瓶中,加入含磷废水,调节至一定的pH,在振荡机上振荡适当的时间后过滤,取上清液测定净化后的水中磷的含量。1.3.3分析测试方法溶液中的磷浓度采用钼锑抗分光光度法[10]测定,溶液pH利用复合玻璃电极进行测定。2结果与讨论2.1pH的影响在磷初始质量浓度为193.30mg/L、改性粉煤灰用量为20g/L、吸附时间为60min、吸附温度为30∀的条件下,考察pH对磷净化率和净化后质量浓度的影响,结果如图1所示。图1�pH对磷净化率和净化后质量浓度的影响从图1可以看出,当pH为3~7时,磷净化率迅速上升;当pH为7~9时,随pH的增加,磷净化率提高幅度逐渐减小,且当pH为9时,磷净化率达到最大值(98.62%),此时磷净化后质量浓度为2.66mg/L;当pH大于9,磷净化率有一定程度的降低。当pH为7~12时,磷净化率为97.72%~98.62%,说明改性粉煤灰可在较宽的pH范围内净化废水中的磷。在酸性环境中,改性粉煤灰对磷的净化机制与未改性粉煤灰不同。对于未改性粉煤灰,在酸性环境中磷净化率较低,净化机制是磷酸根与粉煤灰表面的羟基进行离子交换反应[11];对于改性粉煤灰,在酸性环境下磷净化率较高,这是因为粉煤灰在改性过程中,可以使粉煤灰中的铁和铝溶出,在净化过程中溶解的铁和铝可以与磷酸根在酸性环境中反应生成沉淀。在碱性环境中,改性粉煤灰和未改性粉煤灰对磷的净化机制相同,主要是粉煤灰中的钙和溶液中的磷酸根生成磷酸钙沉淀。2.2�改性粉煤灰用量的影响在磷初始质量浓度为193.30mg/L、pH为9、吸附时间为60min、吸附温度为30∀的条件下,考察改性粉煤灰用量对磷净化率和净化后质量浓度的影响,结果如图2所示。图2�改性粉煤灰用量对磷净化率和净化后质量浓度的影响从图2可以看出,当改性粉煤灰用量为5~20g/L时,磷净化率显著提高,从69.67%增加到98.62%,磷净化后质量浓度由58.62mg/L降低到2.66mg/L;当改性粉煤灰用量大于20g/L后,随着改性粉煤灰用量的增加,磷净化率增幅逐渐减小。当改性粉煤灰用量为30g/L时,磷净化率可达99.53%,磷净化后质量浓度为0.91mg/L,达到�污水综合排放标准(GB8978!1996)中二级标准限值(1.0mg/L);当改性粉煤灰用量为40g/L时,磷净化率可达99.75%,磷净化后质量浓度为0.48mg/L,达到GB8978!1996中一级标准限值(0.5mg/L)。因此,改性粉煤灰可以有效净化高浓度含磷废水。2.3�吸附时间的影响在磷初始质量浓度为193.30mg/L、pH为9、改性粉煤灰用量为20g/L、吸附温度为30∀的条件下,考察吸附时间对磷净化率和净化后质量浓度的影响,结果如表1所示。从表1可以看出,改性粉煤灰对废水中磷的净化速度较快,吸附5min即可使吸附过程达到平衡;进一步提高吸附时间,磷净化率及净化后浓度几乎不再变化。在实际废水处理中,较快的净化速度有利于净化过程的进行。吸附过程在较短的吸附时间内快速达到平衡也说明改性粉煤灰对磷的净化过程主要是通过沉淀反应去除水中的磷[12,13]。这是因为粉煤灰在改性过程中有较多的铁、铝和钙溶出,在净化过程中这些离子可与磷酸根反应生成沉淀。2.4�吸附温度的影响在磷初始质量浓度为193.30mg/L、pH为9、改性粉煤灰用量为20g/L、吸附时间为60min的条件下,考察吸附温度对磷净化率和净化后质量浓度的影响,结果如表2所示。从表2可以看出:(1)当吸附温度为20~30∀时,随着吸附温度的升高磷净化率略有增加;当吸附温度大于30∀后,进一步提高吸附温度,磷净化率又有一定程度的下降。(2)吸附温度对磷净化率的影响较小,当吸附温度为20~40∀时,磷净化率为97.00%~98.62%。这说明,改性粉煤灰可在较宽的吸附温度范围内有效净化废水中的磷。2.5�吸附等温线在磷初始质量浓度为193.30mg/L、pH为9、吸附时间为60min、吸附温度为30∀的条件下,根据改性粉煤灰用量对磷净化率和平衡浓度的影响,测出当反应达到平衡时的磷平衡吸附量与平衡浓度,从而绘出改性粉煤灰对磷的吸附等温线,结果如图3所示。从图3可以看出,随着平衡浓度的增加,平衡吸附量显著增加。这同样说明,改性粉煤灰可有效净化废水中的磷。图3�改性粉煤灰吸附等温线采用Langmuir方程(见式(1))和Freundlich方程(见式(2))对图3进行吸附等温线数据的回归,结果如图4所示。式中:qe为平衡吸附量,mg/g;ce为平衡质量浓度,mg/L;Qo为单层饱和吸附量,mg/g;kL为Langmuir方程参数,代表吸附能力的强弱,L/mg;kF为Freundlich容量系数,mg/L;n为Freundlich强度系数,n值越大,吸附强度越大,当1/n为0.1~0.5时,吸附过程易进行;当1/n为0.5~2.0时,吸附过程可进图4吸附等温线实验数据回归结果行;当1/n2.0时,吸附过程不易进行。��从图4可以看出,实验数据较符合Freundlich方程,且1/n=0.374,吸附过程易进行,改性粉煤灰可作为磷的吸附剂用于废水中磷的净化。3结论(1)当pH为9时,磷净化率达到最大值(98.62%)。(2)当改性粉煤灰用量为5~20g/L时,磷净化率显著提高;当改性粉煤灰用量大于20g/L后,随着改性粉煤灰用量的增加,磷净化率增幅逐渐减小。当改性粉煤灰用量为30g/L时,磷净化率可达99.53%,磷净化后质量浓度为0.91mg/L,达到GB8978-1996中二级标准限值(1.0mg/L);当改性粉煤灰用量为40g/L时,磷净化率可达99.75%,磷净化后质量浓度为0.48mg/L,达到GB8978-1996中一级标准限值(0.5mg/L)。(3)改性粉煤灰对废水中磷的净化速度较快,吸附5min即可使吸附过程达到平衡;进一步提高吸附时间,磷净化率及净化后浓度几乎不再变化。(4)吸附温度对磷净化率的影响较小,当吸附温度为20~40∀时,磷净化率为97.00%~98.62%。(5)改性粉煤灰对磷的吸附等温线较符合Freundlich方程,且1/n=0.374,吸附过程易进行,改性粉煤灰可作为磷的吸附剂用于废水中磷的净化。