淺談粉煤灰活性炭處理含銅廢水的性能

劉永娟

（西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院陜西西安710054）

淺談粉煤灰活性炭處理含銅廢水的性能

劉永娟

（西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院陜西西安710054）

粉煤灰活性炭是利用粉煤灰制取的吸附劑，在含銅廢水處理上具有較好的性能。因此，基于這種認(rèn)識(shí)，本文將純活性炭、粉煤灰和粉煤灰活性炭當(dāng)成是實(shí)驗(yàn)吸附劑展開(kāi)了含銅廢水處理實(shí)驗(yàn)，以便對(duì)粉煤灰活性炭的吸附性能展開(kāi)分析。而實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，粉煤灰活性炭吸附性能優(yōu)于粉煤灰，并且與純活性炭相接近。

粉煤灰活性炭；含銅廢水；吸附性能

在現(xiàn)實(shí)生活中，工業(yè)生產(chǎn)將產(chǎn)生大量的含銅廢水。而這些廢水具有較強(qiáng)的毒性，需要經(jīng)過(guò)處理才能排放至環(huán)境中。使用吸附法進(jìn)行含銅廢水的處理將獲得較好的處理效果，并且具有操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。而粉煤灰活性炭具有良好的吸附性能，并且制取成本較低，可以有效降低吸附法的應(yīng)用成本。

1　粉煤灰活性炭的性質(zhì)分析

利用比表面積、孔容、孔徑分別為4.94m2×g-1、0.025cm3×g-1、1.128nm的粉煤灰進(jìn)行粉煤灰活性炭的制取，可以得到比表面積、孔容、孔徑分別為29.50m2×g-1、0.032cm3×g-1、1.048nm的粉煤灰活性炭。所以，經(jīng)過(guò)本法浮選制取的粉煤灰活性炭的比表面積可以達(dá)到粉煤灰的6倍左右。但是，與比表面積、孔容、孔徑分別為51.84m2×g-1、0.045cm3×g-1、1.128nm的純活性炭相比較，粉煤灰活性炭的比表面積仍然較小[1]。此外，相較于粉煤灰，粉煤灰活性炭的平均力度得到了大幅度提高，其平均粒度可以達(dá)到250μm，而原粉煤灰僅為10μm。

2　粉煤灰活性炭處理含銅廢水的性能分析

2.1實(shí)驗(yàn)條件概述

分析粉煤灰活性炭處理含銅廢水的性能時(shí)，可以用氨水、硝酸銅、甲酚紅、檸檬酸銨、四氯化碳和乙醇等分析純?cè)噭┳鳛橹饕噭Ｔ趯?shí)驗(yàn)之前，可以將配置的25%的粉煤灰漿液放入浮選機(jī)內(nèi)，然后通過(guò)加入煤油和2號(hào)油進(jìn)行粉煤灰活性炭的制取。在對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行分析之前，則需要將樣品放在150℃高真空下脫氣6h，并且將測(cè)試溫度控制在77.2K～22.3K之間，然后進(jìn)行樣品表面微形貌特征的觀(guān)察。在此基礎(chǔ)上，則可以使用二乙氨基二硫代甲酸鈉萃取光度法開(kāi)展Cu(II)的測(cè)定和吸附實(shí)驗(yàn)。

2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1吸附時(shí)間對(duì)性能的影響

在室溫條件下，配置濃度為30mg×L-1的pH6含Cu(II)廢水，然后分別將0.01g的粉煤灰、粉煤灰活性炭和純活性炭加入到含銅廢水中。通過(guò)觀(guān)察可以發(fā)現(xiàn)，粉煤灰活性炭的吸附容量和吸附速率比粉煤灰要高，與純活性炭比較接近。從吸附時(shí)間上來(lái)看，在1h之內(nèi)，三種吸附劑的吸附容量都隨著時(shí)間增長(zhǎng)而急劇上升。在1h之后，三種吸附劑的吸附容量都趨于穩(wěn)定，并且逐漸達(dá)到平衡[2]。而采取準(zhǔn)二階動(dòng)力方程進(jìn)行吸附劑對(duì)含銅廢水吸附能力的模擬可以發(fā)現(xiàn)，粉煤灰吸附液含Cu(II)濃度與反應(yīng)時(shí)間相關(guān)系數(shù)為0.9992，而粉煤灰活性炭和純活性炭的相關(guān)系數(shù)則為0.9997。

2.2.2銅濃度對(duì)性能的影響

通過(guò)配置濃度不同的含銅廢水溶液，然后分別加入三種吸附劑，可以發(fā)現(xiàn)在10mg×L-1的Cu(II)濃度下，粉煤灰?guī)缀跻呀?jīng)達(dá)到吸附飽和。而在30mg×L-1的Cu(II)濃度下，粉煤灰活性炭和純活性炭才快要達(dá)到吸附飽和。利用Langmuir模型對(duì)Cu(II)吸附平衡進(jìn)行描述可以發(fā)現(xiàn)，粉煤灰活性炭最大吸附容量為粉煤灰的2.32倍，是純活性炭的0.84倍，具體數(shù)值為33.32mg×g-1。

2.2.3吸附劑含量對(duì)性能的影響

在濃度為30mg×L-1的Cu(II)廢水中，分別加入投加量不同的三種吸附劑。而在1h時(shí)間里，隨著吸附劑用量的增加，純活性炭對(duì)Cu(II)的去除率可以達(dá)到100%，粉煤灰活性炭去除率能夠達(dá)到97%，粉煤灰去除率可以達(dá)到78.7%。在吸附劑添加量在0.5g的情況下，吸附劑對(duì)Cu(II)的去除率將趨于穩(wěn)定，并且逐漸達(dá)到吸附飽和[3]。而針對(duì)濃度相同的含銅廢水，粉煤灰的投加量約為粉煤灰活性炭的150%～400%。所以，粉煤灰活性炭吸附性能要高于粉煤灰，并且接近純活性炭。

2.2.4pH值對(duì)性能的影響

在濃度為30mg×L-1的Cu(II)廢水中，分別利用0.1moL×L-1鹽酸溶液和氫氧化鈉溶液進(jìn)行廢水pH值的調(diào)節(jié)，然后分別加入三種吸附劑。通過(guò)觀(guān)察可以發(fā)現(xiàn)，隨著pH值的增加，三種吸附劑的吸附容量最初都有所增加。在溶液pH值達(dá)到5時(shí)，吸附量達(dá)到最大，隨后則隨著pH值增加而迅速降低。相比較來(lái)看，粉煤灰受到pH值的影響較小，粉煤灰活性炭和純活性炭的吸附性能則會(huì)受到較大影響。

3　結(jié)語(yǔ)

總而言之，經(jīng)過(guò)浮選富集后，有粉煤灰制取得到的粉煤灰活性炭的吸附性能明顯好于粉煤灰，并且與純活性炭接近。在含金屬?gòu)U水治理方面，利用粉煤灰活性炭可以取得較好的金屬吸附效果，并且耗費(fèi)的成本較低。因此，相信隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，粉煤灰活性炭將在含金屬?gòu)U水處理作業(yè)中得到更好的應(yīng)用，從而為企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

[1]黃曉丹，薛美香，李先學(xué).活性炭/粉煤灰處理含銅廢水的研究[J].應(yīng)用化工，2015,06:995-999.

[2]吳彩斌,閔露艷,習(xí)海濱,等.粉煤灰活性炭吸附含Cr廢水試驗(yàn)研究[J].有色金屬科學(xué)與工程,2014,03:70-75.

[3]張家樺,施巖.吸附法處理重金屬?gòu)U水的研究進(jìn)展[J].當(dāng)代化工, 2014,06:991-993.

劉永娟（1978—),女,漢族，陜西鳳翔人，碩士，工程師，主要研究方向：水氣污染控制和監(jiān)測(cè)。