复合粉煤灰对重金属离子吸附性能的研究

摘要：以传统的热发电厂产生的粉煤灰为原材料，在酸和高温的条件下，得到一种具有高吸附能力的复合粉煤灰。在实验室条件下，进行复合粉煤灰对重金属离子吸附性能的研究，通过改变体系的某一变量进行着重观察分析，探讨复合粉煤灰对重金属离子吸附的最佳条件，最终发现在体系pH为8.0，粉煤灰的投加量一定，体系温度为20摄氏度时，复合粉煤灰对金属离子的吸附率可以达到峰值。

关键词：复合粉煤灰；吸附性能；体系变量

一、前言

当今社会发展速度突飞猛进，工业发展中煤的大量使用也导致了粉煤灰的大量产出。以中国为例，粉煤灰的年产量超过1亿吨，但能够得到二次使用的不足其中的5%。

工业废水包括废水、污水、和其他液体，也均指在工业生产中产生的废水和废液，包括工业生产材料、中间产物、副产物和在生产过程中产生的污染物。工业废水种类繁多，成分复杂。

本研究的意义在于，通过实验室的条件，模拟工业废水的处理办法，优化工业废水的处理，善用各种原材料，二次材料，从而减低工业污水处理的成本。

二、实验部分

（一）含重金属离子模拟液的配置

称取硝酸铬，硫酸铜，硫酸锌适量，分别置于不同的烧杯中，然后分别配置3g/L的Cr6+，Cu2+，Zn2+溶液作为储备液，同时准备一定浓度的稀释溶液，用来实验使用。

（二）粉煤灰复合

粉煤灰的复合主要是用化学途径或者物理途径处理粉煤灰，改变粉煤灰表面和孔状结构的粗糙度，提高粉煤灰的比表面积，从而提升粉煤灰的吸附性能。本实验将采用酸复合的办法。具体操作方法如下：用硫酸溶液浸泡粉煤灰于常温下处理24小时，通过洗涤、过滤、干燥，最终得到硫酸性复合粉煤灰。经过分析，复合粉煤灰的比表面积和吸附量与粉煤灰相比有较大提升。

（三）吸附试验部分

取已知浓度的重金属离子模拟液适量，加入500mL烧杯，加入去离子水至400mL，加入已知量的复合粉煤灰，进行pH值的调试，并在室温中进行充分搅拌反应30分钟，充分静置后，取上层清液进行测定，计算粉煤灰的吸附率。

三、实验结果与分析

（一）粉煤灰与复合粉煤灰对重金属离子模拟液的吸附性能比较

称取相同质量的粉煤灰與复合粉煤灰，分别加入两个烧杯中，再往两个烧杯中分别加入400mL的已知浓度的重金属离子模拟液，调节体系pH为8.0，充分搅拌30分钟，30分钟后，对上层液体进行分析，计算吸附速率。

由于粉煤灰中含有相当一部分碳的成分，这一部分的碳成分已经起到了活性炭的作用，在经过酸和高温的条件后，这部分的碳的表面的孔隙变得更加密集与粗糙，使得碳的比表面积相比较复合前有显著的增加，使得这部分碳的吸附能力提升了一大步。

通过计算结果可以得知，粉煤灰对重金属离子的吸附率始终没有超过65%，而复合粉煤灰对重金属离子的吸附性能则有了明显的提升；但随着溶液中重金属离子的浓度的增加，粉煤灰和复合粉煤灰的吸附性能都有所降低。

（二）复合粉煤灰投加量对吸附性能的影响

准备若干500mL烧杯，取已知浓度的重金属离子标准液适量，放入烧杯中，加入去离子水至400mL，分别加入已知量复合粉煤灰，调节体系pH为8.0，充分搅拌30分钟，然后静置30分钟后，取上层清液进行分析，计算吸附率。通过改变复合粉煤灰的投加量，进行比较吸附性能的差异。

最终结果得出随着复合粉煤灰的投加量的增加，吸附率也随之增加，在复合粉煤灰投加量相对值为62时达到峰值；随后增加复合粉煤灰的投加量，吸附率也会保持在一个峰值的水平。

（三）体系pH值对吸附性能的影响

取已知浓度的重金属离子标准液适量，加入500mL烧杯，加入去离子水至400mL，加入已知量的复合粉煤灰。，利用酸或者碱进行体系pH的调试，室温搅拌30分钟，充分静置，取液进行分析；

随着体系pH的增加，复合粉煤灰的吸附性能呈现出增强的趋势，在体系pH值为8.0时，吸附性能达到最强，随后体系pH值的增加，使得吸附性能呈现出减弱的趋势。

四、结论

1.复合粉煤灰性相比较普通粉煤灰而言，具有更丰富的表面孔状结构，使得复合粉煤灰对于工业废水中重金属离子的吸附具有更高的效率。

2.在整个复合粉煤灰吸附体系中，起到重要作用的是体系pH值，通过实验可以看出，过酸或者过碱的环境均不适合复合粉煤灰的吸附，只有当pH值为8.0左右时，复合粉煤灰对工业中废水中重金属离子的吸附率达到最高值。

参考文献：

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作者简介：杨树林，男，1997-11-18，安徽省宿州市人，本科在读，专业：材料化学。