粉煤灰漂珠活化处理生活污水研究_白妮

BAI Ni，WANG Aimin，WANG Jinxi，et al． Domestic sewage treatment with activated fly ash floating beads［J］． Clean Coal Technology，2014，20 （ 3） ： 115 － 117．
中图分类号： TD849； X703
文献标志码： A
文章编号： 1006 － 6772（ 2014） 03 － 0115 － 03
Domestic sewage treatment with activated fly ash floating beads
BAI Ni，WANG Aimin，WANG Jinxi，WANG Hua，ZHANG Guotao
收稿日期： 2014 － 02 － 21； 责任编辑： 孙淑君 DOI： 10． 13226 / j． issn． 1006 － 6772． 2014． 03． 030 基金项目： 榆林市科技局科技研究发展项目（ Gy12 － 13） ； 榆林学院专项科研项目（ 重点项目） （ 12YK22） 作者简介： 白 妮（ 1981—） ，女，陕西佳县人，讲师，硕士，主要从事矿物废渣资源化利用方面的研究。E － mail： bainisunshine@ sina. com 引用格式： 白 妮，王爱民，王金玺，等． 粉煤灰漂珠活化处理生活污水研究［J］． 洁净煤技术，2014，20（ 3） ： 115 － 117．
及活化的漂珠对生活污水进行处理，研究了煅烧温度、酸洗盐酸的浓度、活化剂的种类及生活污水的
浓度等对漂珠吸附性能的影响。结果表明，粉煤灰漂珠经过 700 ℃ 高温煅烧后，按照液固比 5∶ 1 加
入 5% 的盐酸洗涤，利用 6 mol / L 的 H2 SO4 进行活化后其吸附性能最好，而且生活污水的 COD 含量越 高，CODcr 去除率越高。 关键词： 粉煤灰漂珠； 活化； 吸附
算 CODcr 去除率。
CODcr
去除率
=
COD1 － COD2 COD1
× 100%
式中： COD1 为未经处理水样的 COD 值，mg / L； COD2
为经漂珠处理后水样的 COD 值，mg对漂珠吸附性能的影响 粉煤灰漂珠在形成过程中，部分因气体逸出而
ance． The results show that the optimal condition is that，the calcination temperature is 700 ℃ ，the ratio of liquid （ 5 percent HCI） to solid
is 5∶ 1，and the active agent is 6 mol / L H2 SO4 ． The removal rate of CODcr increase with the rise of COD content in domestic sewage． Key words： fly ash floating beads； activation； adsorption
应用［6］。本文 利 用 粉 煤 灰 漂 珠 的 密 度 小 于 水 的 特 点，从粉煤灰中成功提取到漂珠，参考粉煤灰改性原 理［7］，对粉煤 灰 漂 珠 进 行 酸 活 化、盐 活 化 及 酸 盐 混 合活化，通过对生活污水处理效果研究，确定最佳活 化剂种类，研究了影响其吸附性能的主要因素。
1 实验部分
115
2014 年第 3 期
洁净煤技术
第 20 卷
扫描式电子显微镜观察粉煤灰表面形貌，如图 1 所 示。由图 1 可以看出，粉煤灰中含有较多数量的球 形漂珠，漂 珠 多 依 附 在 球 状 矿 物 颗 粒 表 面，表 面 光 滑，薄壁中空，色泽灰白，符合实验要求，可作为粉煤 灰漂珠的提取原料。
形成开放性孔穴，还有部分因气体未逸出被包裹而 形成封闭性空穴，前者由于表面较为粗糙，具有一定 的吸附性能，后者由于其表面较为光滑，吸附能力较 弱。通过高温煅烧，既可以打开封闭空穴，提高其比 表面积，又可将其中有机基团杂质除去［4］。本文对 粉煤灰漂珠进行不同温度的煅烧、硫酸活化，利用活 性漂珠对生活污水进行处理，实验结果如图 2 所示。
368
34. 75
408
27. 66
372
34. 04
注： 原液 CODcr 为 564 mg / L
由表 2 可以看出，用 H2 SO4 活化后的漂珠对生 活污水 的 CODcr 去 除 效 果 最 好，其 次 是 H2 SO4 和 ZnC12 等体积混合溶液，活化效果最差的是 ZnC12 溶 液。这主要是因为硫酸具有强酸性，能够将煅烧后 漂珠中的 Si、Al 等组分溶解，不但使漂珠表面变得 粗糙、形 成 空 洞，增 大 颗 粒 比 表 面 积，而 且 生 成 的 Al2 （ SO4 ） 3 、H2 SiO3 等成分具有良好的絮凝作用，因 此活化后漂珠处理废水的能力大大提高［11 － 12］。采 用 ZnC12 溶液对漂珠进行活化，虽然 ZnCl2 具有溶解 金属氧化物和纤维素的特性，但不会对非金属氧化 物产生腐蚀，因而不会生成大量的有效絮凝成分，以 致其处 理 废 水 的 能 力 相 对 较 差［13］。 将 H2 SO4 和 ZnC12 溶液等体积混合对漂珠进行活化，降低了酸的 浓度，活化效果与 H2 SO4 比稍差。因此实验选用 6 mol / L 的 H2 SO4 溶液作为活化剂。 2. 4 生活污水浓度对漂珠吸附性能的影响
的 pH 值不变为止，经干燥后即得活化漂珠。
1. 3 活化漂珠处理生活污水
取 0. 15 g 活化后的漂珠加入到 30 mL 生活废
水中，振荡 30 min 后静止 10 min，取上清液，经离心 分离后，参 考《水 和 废 水 监 测 分 析 方 法 》［8］，选 用 重
铬酸钾法测定水样的 CODcr （ 化学需氧量） 值，并计
1. 1 实验原料 实验所用粉煤灰取自陕西亚华热电厂，利用德
国布鲁克 AXS 有限公司 S4 PIONEEＲ 型 X 射线荧 光光谱仪对其组成进 行 分 析，化 学 组 成 如 下： Loss 20. 37% ； SiO2 45. 56% ； Al2 O3 18. 07% ； CaO 8. 29% ； K2 O 2. 23% ； Fe2 O3 3. 41% ； Na2 O 0. 61% ； MgO 0. 92； 其余 0. 54% 。利用捷克 FEI 公司 Quanta200
第 20 卷第 3 期
2014 年 5 月
洁净煤技术
Clean Coal Technology
Vol. 20 No. 3 May 2014
粉煤灰漂珠活化处理生活污水研究
白 妮，王爱民，王金玺，王 华，张国涛
（ 榆林学院 化学与化工学院，陕西 榆林 719000）
摘 要： 根据漂珠密度小于水的特点，以水为介质从粉煤灰中成功提取漂珠，利用煅烧除炭、酸洗除杂
图 1 粉煤灰的 SEM 图
1. 2 粉煤灰漂珠的提取及活化
1） 提取。取适量粉煤灰放在盛有水的塑料桶
中，快速搅拌 5 min 后静置 5 min。由于漂珠的密度
小于水，会浮在水面，用 96 μm 筛网将浮物滤出，显
微镜下观测，漂珠呈透明气泡状，重复上述过程，直
到水面无浮物为止，漂珠经干燥后备用。
2） 煅烧、酸洗。将提取的漂珠在马弗炉中高温
漂珠经高温煅烧后生成可溶性硅铝酸盐，利用 酸洗除去漂珠中钙、镁、钠、钾等杂质离子，实验中分 别采用 10% HCl 和 5% HCl，按照液固比 5∶ 1 对漂 珠进行酸洗，经硫酸活化等操作后处理废水，实验结 果见表 1。由表 1 看出，不同体积分数的盐酸洗涤 漂珠对废水 CODcr 的去除效果几乎一样，只要酸的 物质量满足完全去除杂质离子需要即可。因此酸洗 时盐酸体积分数确定为 5% ，按照液固比5∶ 1 加入。 2. 3 活化剂种类对漂珠吸附性能的影响
0引 言
粉煤灰漂珠是从粉煤灰中分选出来的硅铝质玻 璃空心微珠，主要化学成分为 SiO2 和 Al2 O3［1］，因其 具有导热系数低、容重轻、耐火度高及孔隙率大等特 点，广泛应用于耐火材料、绝热材料、塑料、橡胶及浮 力材料等领域［2 － 3］。但就目前综合利用情况来看， 主要还是用来制作耐火材料和保温材料，总体利用 率较低，致使粉煤灰漂珠大量堆置，不但占用大量土 地，而且 污 染 环 境［4］。粉 煤 灰 漂 珠 的 表 面 呈 蜂 窝 状，内部具有较为丰富的孔隙，比表面积很大，可作 为吸附材料，用于工业和生活污水的处理［5］。但由 于漂珠内部被不定量水分、微量有机基团和金属离 子所占据，影响吸附性能，限制其在污水处理方面的
实验分别选用 H2 SO4 、ZnC12 、H2 SO4 和 ZnC12 溶
液等体积混合作为活化剂，对煅烧后的漂珠进行活 化，经洗涤、干燥处理后用于生活污水处理，实验结 果见表 2。
白 妮等： 粉煤灰漂珠活化处理生活污水研究
表 1 盐酸体积分数对生活污水 CODcr 去除率的影响
处理后废水 CODcr / （ mg·L － 1 ）
CODcr 去除率 / %
10% HCl
5% HCl
10% HCl
5% HCl
382
380
32. 27
32. 62
注： 原液中 CODcr 为 564 mg / L
表 2 活化剂种类对生活污水 CODcr 去除率的影响
活化剂
处理后废水 CODcr / 去除率 /%
（ mg·L － 1 ）
H2 SO4 ZnC12 H2 SO4 和 ZnC12 等体积混合
beads is calcined and picklinged to deprive charcoal and impurity． Then dispose the sewage with activated fly ash floating beads． Investigate