粉煤灰吸附-Fenton及熱再生處理亞甲基藍(lán)廢水的特性研究
摘要：首先表征了水洗粉煤灰(FA)及酸改性粉煤灰(M-FA)的物理化學(xué)特性,采用序批實(shí)驗(yàn)研究了FA及M-FA對(duì)亞甲基藍(lán)(methyleneblue,MB)廢水的吸附特性,并對(duì)吸附平衡的粉煤灰進(jìn)行了Fenton氧化再生和熱再生性能研究。結(jié)果表明,FA和M-FA吸附速率方程符合二級(jí)吸附速率模型,吸附等溫方程符合Langmuir等溫模型,吸附平衡時(shí)間為30min,FA和M-FA的平衡吸附量分別為4.22mg·g-1和5.98mg·g-1,M-FA吸附能力優(yōu)于FA。在pH2~12的范圍內(nèi)隨著pH的提高,M-FA吸附量增大,FA吸附量緩慢減小至pH8為最低點(diǎn)后明顯增大,靜電吸附對(duì)吸附量的增減起主要作用。當(dāng)H2O2投加量為78.4mmol·L-1、Fe2+投加量為0.72mmol·L-1時(shí),FA和M-FA的Fenton氧化法再生率分別為61%和55%.當(dāng)熱再生條件為400℃、2h時(shí),連續(xù)3次的熱再生,FA再生率增加,分別為102%、104%和107%,M-FA再生率減小,分別為82%、75%和74%.FA再生率優(yōu)于M-FA,熱再生優(yōu)于Fenton氧化再生。
關(guān)鍵詞：粉煤灰，吸附，F(xiàn)enton，熱再生，亞甲基藍(lán)
粉煤灰是燃煤電廠排放的工業(yè)固體廢棄物，據(jù)報(bào)道我國(guó)粉煤灰年產(chǎn)量逐年穩(wěn)步增加，雖然利用率也逐年增加，但每年仍然有大量粉煤灰被拋棄，加之歷年堆存量，已造成占用土地和環(huán)境污染，給環(huán)境造成了很大的壓力。因此，粉煤灰作為潛在資源的利用，特別是高附加值產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)成為研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。研究表明，粉煤灰中含有一些活性基團(tuán)和多孔性質(zhì)，使其具有一定的吸附性能。因此，近年來(lái)粉煤灰已經(jīng)被用作低成本吸附劑，處理有機(jī)廢水和廢氣。有報(bào)道表明，粉煤灰經(jīng)酸改性可以提高其吸附量。
將吸附法和Fendon法相結(jié)合深度處理有機(jī)污水,吸附過(guò)程可以使有機(jī)物被濃縮后進(jìn)行Fendon氧化,可以解決吸附法和Fendon法單獨(dú)處理存在的一些問(wèn)題:1、原位再生，破壞吸附的有機(jī)物，省去了吸附劑的積累及運(yùn)輸費(fèi)用；2、再生液無(wú)需再進(jìn)行處理，因?yàn)槲劫|(zhì)已經(jīng)礦化為無(wú)機(jī)物；3、吸附過(guò)程可以使有機(jī)物被氧化之前被濃縮，使Fendon反應(yīng)中的羥基自由基(OH-)有更高的利用率,阻止其用于氧化碳酸鹽離子和重碳酸鹽離子；4、省去了吸附飽和的吸附劑額外處置的費(fèi)用。目前，關(guān)于粉煤灰作為吸附劑的報(bào)道很多，但對(duì)粉煤灰再生的報(bào)道較少，特別是酸改性粉煤灰的再生研究還鮮見(jiàn)報(bào)道。
本研究選取了一個(gè)電廠煤粉爐產(chǎn)生的經(jīng)靜電除塵器收集的粉煤灰，并對(duì)該粉煤灰進(jìn)行了酸改性。測(cè)定了粉煤灰的表觀形貌、化學(xué)組成、氮吸附性能，表征了改性前后粉煤灰的物理化學(xué)特性。以亞甲基藍(lán)（MB）作為典型難降解有機(jī)污染物，通過(guò)粉煤灰對(duì)水溶液中MB的吸附實(shí)驗(yàn)，比較了原粉煤灰和酸改性粉煤灰的吸附性能：測(cè)定了吸附速率方程參數(shù)，得出了改性前后粉煤灰的理論平衡吸附量和吸附速率常數(shù)；測(cè)定了吸附等溫線方程參數(shù)，得出了改性前后粉煤灰的飽和吸附量；還考察了影響吸附量的主要因素pH；比較了吸附后的原粉煤灰和酸改性粉煤灰一定條件下的Fendon高級(jí)氧化再生及熱再生性能。為難降解有機(jī)廢水的處理以及粉煤灰的高附加值利用提供一種新方法，并為新方法的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)和應(yīng)用參考。
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