改性粉煤灰的吸附机理及其在废水处理中的应用_滕宗焕

管廊两侧或单侧设排水明沟，明沟的宽度能满足清扫即可。鉴于钢铁企业地下水道管廊一般长度较长，如明沟设置有坡度会导致集水坑过深，而平时管廊内仅有少量的水，因此管廊排水明沟可按平坡设置。

３．３管廊吊装孔设置

除正常的检修进出口外，地下水道管廊顶板上应设置吊装孔，用于施工时管道及一些较大设备

（如阀门、伸缩套筒接头等）的进出。在主干管廊的

直线段上每隔２００ｍ左右宜设置１个吊装孔，另外所有的支管廊上也应设置吊装孔，吊装孔应尽量靠近设备设置。吊装孔尺寸以满足设备最大件或最大（长）管道的进出为好，通常水道管廊的长度不宜小于６米，宽度不宜小于１ｍ。吊装孔在管道和设备安装完毕后可外扣混凝土盖板封堵或与伸出地面做成

通风井。

４结论

综上所述，钢铁企业的地下水道管廊断面大而复杂且长度长，优化、设计工作十分复杂，要做到技术上可行、经济上合理，必须进行详细的设计和周密的计算。

参考文献

１钢铁工业给水排水设计手册．北京冶金工业出版社２００２，１．２室外排水设计规范ＧＢ５００１４－２００６．３建筑给水排水设计规范ＧＢ５００１５－２００３．

４给水排水工程施工手册．北京中国建筑工业出版社，１９９４，５．

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—△作者通讯处：２０１９００上海宝山区铁力路２５１０号上海宝钢工程技

术有限公司环保公用部

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０引言

粉煤灰是燃煤过程中产生的固体废弃物，具有

多孔性，比表面积大，故有很好的吸附性能。粉煤灰通过物理吸附，化学吸附，离子交换吸附，静电吸附，絮凝吸附，沉淀和过滤等作用去除废水中的污染物。其中物理吸附和化学吸附起主要作用。

１粉煤灰表面改性

粉煤灰的主要成分为ＳｉＯ２，Ａ１２Ｏ３及Ｆｅ２Ｏ３，其总量占粉煤灰的８５％左右。碳粒（煤粉）在燃烧中由于气体的挥发和化学反应，形成表面多孔、形状复杂的焦状颗粒，比表面积约为（１．７～２．６）×１０－３ｍ２／ｇ，

其中大部分是玻璃球体，其余是结晶物质和未燃烬颗粒，形成一种空心颗粒与实心颗粒、多孔颗粒与规则颗粒、有机物质与无机物质相互混合的特殊粉体，其中，多孔玻璃体表面吸附化学活性最高。决定粉煤灰潜在化学活性的因素主要是其中玻璃体含量、玻璃体中可溶性ＳｉＯ２和Ａｌ２Ｏ３的含量及玻璃体的解聚能力，但粉煤灰具有致密的玻璃态结构和表面保护膜层，要提高粉煤灰的化学活性，就必须破坏表面三Ｓｉ－Ｓｉ三，三Ｓｉ－Ａｌ三网络所构成的保护膜，使其内部可溶性ＳｉＯ２和Ａｌ２Ｏ３的活性被释放出来

［１］

。

１．１粉煤灰火法活化改性

改性粉煤灰的吸附机理及其在

废水处理中的应用

滕宗焕

陈建中

摘

要

粉煤灰是一种工业固体废弃物，经过改性活化处理后，吸附能力大大提高，应用于废

水处理中，达到以废治废，实现资源可持续利用。本文综述了粉煤灰表面改性及其吸附机理，目前国内外改性粉煤灰在废水处理中的应用现状和存在的问题。

关键词

改性粉煤灰

吸附机理

废水处理

火法改性是将粉煤灰与助熔剂（Ｎａ

２

ＣＯ３）按一定比例混合，在２００￣８５０℃的高温下熔融，使粉煤灰

分解：主要反应应为：

Ｎａ２ＣＯ３!Ｎａ２Ｏ＋ＣＯ２"……（１）

Ｎａ２Ｏ＋ＳｉＯ２!Ｎａ２ＳｉＯ３"……（２）

３Ｎａ２Ｏ＋４ＳｉＯ２!［３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２］……

!３［Ｎａ２Ｏ＋Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２］……（３）

６Ｎａ２Ｏ＋４ＳｉＯ２＋［３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２］……

!３［２Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２］……（４）

然后与ＮａＯＨ溶液混合，经一系列的化学反应，

生成类沸石：Ｎａ－Ｐ型沸石（Ｎａ

３

Ａｌ３Ｓｉ３Ｏ１６．６Ｈ２Ｏ）和Ｙ型沸石（Ｎａ２．０６Ａｌ２Ｓｉ３．８Ｏ１１．６３．８Ｈ２Ｏ）。

由Ｘ射线衍射图（图１，图２）可知：粉煤灰颗粒由原来的圆滑状变成棱角状集合体。

在高温和助熔剂的作用下，ＳｉＯ

２和Ａｌ

２

Ｏ３的结合

键大大减弱，导致晶相结构的破坏，玻璃体熔融生成新物质，也称为“类沸石”。类沸石的类型与碱溶液有关，吸附性能与焙烧温度有关。

１．２粉煤灰酸性活化改性

由电镜扫面图（图３，图４）可知：原状粉煤灰颗粒表面比较光滑致密，经酸处理后，粉煤灰颗粒表面变得粗糙，颗粒表面出现很多大的孔洞［２］。

经酸处理后的粉煤灰释放出大量的Ａｌ３＋和Ｆｅ３＋，能有效降低或消除水中悬浮颗粒的电位，使悬浮颗粒脱稳，同时经酸处理的粉煤灰颗粒表面形成许多凹槽和孔洞，能加强吸附这些脱稳的胶体颗粒。经酸处理后的粉煤灰中含有Ａｌ

２

（Ｓ０４）３、ＦｅＣ１３、Ａ１Ｃ１３、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、ＦｅＳＯ４、Ｈ２ＳｉＯ３等成份。这些物质中，特别是硅酸凝胶的存在，能够捕捉悬浮颗粒，起到混凝吸附架桥作用。另外，改性粉煤灰中的水解物质水解时能形成许多复杂的络合物，这些络合物不断发生缩聚反应，逐渐形成高分子聚合物。随着缩聚反应的不断进行，聚合物的电荷不断升高，更有利于吸附废水悬浮的胶体杂质。在混凝搅拌过程，粉煤灰悬浮于不断产生络合物的废水中。由于粉煤灰颗粒的吸附性，使许多络合物和高分子聚合物将粉煤灰颗粒包裹在中间，形成一个较大的悬浮体。当停止搅拌时，这些包含有粉煤灰颗粒的悬浮体由于容重较大会迅速沉降［３］。

１．３粉煤灰氧化钙活化改性

石灰与粉煤灰的反应，生成了新物质。其重要的反应为：

ｍＣａ（ＯＨ）２＋ｎＳｉＯ２＋ｙＨ２Ｏ＝（ＣａＯ）ｍ（ＳｉＯ２）ｎ（Ｈ２Ｏ）ｙ＋ｍ

ｍＣａ（ＯＨ）２＋ｘＡｌ２Ｏ３＋ｙＨ２Ｏ＝（ＣａＯ）ｍ（Ａｌ２Ｏ３）ｘ（Ｈ２Ｏ）ｙ＋ｍ

ｍＣａ（ＯＨ）２＋ｘＡｌ２Ｏ３＋ｎＳｉＯ２＋ｙＨ２Ｏ＝（ＣａＯ）ｍ（ＳｉＯ２）ｎ（Ａｌ２Ｏ３）ｘ（Ｈ２Ｏ）ｙ＋ｍ

生成的水合硅铝酸盐不仅增大了比表面积．同时还具有了高持水性能，保持钙基表面吸附湿润。这些水合盐均为粗大纤维状凝胶体，相互交叉构成空间结构，比表面积也成为１００～３００ｍ２／ｇ，提高了其表面化学活性。ＣａＯ处理后的粉煤灰其表面形成了类似棉质絮状物质，并产生了空洞，增加了粉煤灰颗粒的比表面积。

１．４粉煤灰聚二甲基二烯丙基氯化铵（ＰＤＭＤＡＡＣ）活化改性

ＰＤＭＤＡＡＣ是带有大量正电荷的阳离子絮凝剂，沉降性很好，粉煤灰经ＰＤＭＤＡＡＣ改性处理后，粉煤灰表面电性由负变为正。

由电镜扫面图（图５，图６）ＰＤＭＤＡＡＣ

改性粉