改性粉煤灰处理含铬废水的实验研究

肖先举，唐学红，刘 庆

（徐州工业职业技术学院，江苏 徐州 221140）

粉煤灰是燃煤电厂的排出物，每年排放量已达2亿t以上，约60%的粉煤灰堆放在灰场，给环境带来了较大的污染，因此，粉煤灰的综合利用意义重大。粉煤灰为球状细小颗粒，有较大的比表面积，吸附和脱色能力较强，这种结构决定了其在水处理中有着广泛的应用，对重金属离子、有机物、色度等有很好的吸附作用。对粉煤灰进行改性后，可提高其吸附性能。

含铬废水是环境的主要污染物之一，对动植物体会产生致畸致癌作用，其主要来源是电镀、铬酸洗、皮革等工业。对含铬废水的处理，现主要有三种方法：电解法、离子交换法、化学沉淀法。本文采用助熔剂Na2CO3和粉煤灰混合，在高温下进行改性，处理含Cr6+废水，取得了较好的效果。

1 实验部分

1.1 实验材料

粉煤灰取至徐州市某发电厂；K2Cr2O7、Na2CO3、二苯碳酰二肼。

UV-759紫外-可见分光光度计，SX2-8-10箱式电阻炉等。

1.2 模拟含铬废水的配制

本实验配制的含铬废水浓度为50mg·L-1，用120℃干燥2h的K2Cr2O7和去离子水配制。

1.3 改性粉煤灰吸附剂的制备

取粉煤灰进行淘洗3～4次，沉底去除上部的悬液，于干燥箱中，恒温100℃进行干燥。将干燥后的粉煤灰和助熔剂Na2CO3按3∶1的比例均匀混合，于马弗炉内，在 600、650、700、750℃进行活化改性，时间2h，研细后制得改性粉煤灰吸附剂。

1.4 改性粉煤灰吸附剂吸附性能的测定

取模拟含铬废水100mL于锥形瓶中，加入一定量的改性粉煤灰，于一定温度下振荡吸附一定时间，离心过滤，测定Cr6+的浓度。本实验研究采用国家标准分析方法二苯碳酰二肼分光光度法[1]来测Cr6+的浓度，在波长540nm处测其吸光度，根据标准曲线计算Cr6+的浓度。本实验用对Cr6+的吸附去除率来考察改性粉煤灰的吸附效果，具体计算公式如下：η=（C0-C e）/C0*100%。C0为 Cr6+的初始浓度（mg·L-1），C e为吸附达到平衡时 Cr6+的浓度（mg·L-1）。

2 结果与讨论

2.1 正交实验因素与水平的确定

根据影响粉煤灰吸附性能的单因素实验研究，确定了五个主要影响因素：改性粉煤灰用量、改性温度、吸附时间、吸附温度、pH值，进行正交优化实验来研究分析研究粉煤灰的吸附效果。五个因素各选取4个水平选择L16（45）实验表。根据所查资料及单因素实验结果确定实验水平见表1。

表1 正交实验因素水平表Tab.1

2.2 结果与分析

根据L16（45）正交实验表进行实验，得到的结果见表2。

表2 L16（45）正交实验结果Tab.2

对结果进行分析，5个影响因素中，改性温度对粉煤灰吸附性能的影响最大，其次是吸附溶液的pH值，再次是改性粉煤灰用量，然后是吸附时间，影响最小的是吸附的温度。焙烧温度在700℃时，粉煤灰对Cr6+的吸附效果较好，当温度在升高时，粉煤灰的吸附孔道会塌陷或堵死，使粉煤灰的吸附能力降低。pH值是影响粉煤灰的一个重要因素，在碱性环境下，粉煤灰对Cr6+的吸附能力较好，但过高也会降低吸附能力。粉煤灰的用量对其吸附能力也有较大的影响，在吸附量变化不是很大的情况下，也要考虑经济性。本实验的最佳吸附方案为：①4②3③2④2⑤3。

3 结论

对粉煤灰进行了助熔剂高温改性，通过正交优化实验进行极差分析，得出了对粉煤灰吸附性能的影响因素作用大小，得到了含Cr6+的最佳处理条件：改性粉煤灰用量2.5g，改性温度700℃，吸附时间90min，吸附温度25℃，pH值为7时，改性粉煤灰对废水中Cr6+的去除率达到了87.6%。该方法工艺简单，达到了以废制废的目的，具有较好的应用前景。

[1] 国家环境保护局.水和废水监测分析方法（第四版）[M].北京:中国环境科学出版社,2002.

[2] 张小庆，王文洲，王卫.含铬废水的处理方法[J].环境科学与技术，2004,27（B08）:111-113.

[3] 陈任翔.粉煤灰吸附法处理含铬废水[J].工业用水与废水，2000,37（ 5）:47-49.

[4] 胡涛，李亚云.含铬废水的治理研究[J].污染防治技术，2005,8（18）.

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