超声波对粉煤灰提硅的强化效果研究

针对粉煤灰含有大量硅元素的特点,采用水热-碱溶法进行物质提取,并研究超声技术对粉煤灰提硅效果的影响.在无超声条件下,反应温度由70℃提高到110℃,水热反应90min后粉煤灰提硅效率增加了41.7%.而在110℃下,反应时间由10min增加到90min,提硅效率升高了20.0%.高温下(100℃),在水热反应前进行超声预处理可以缩短水热反应时间.在45.0%的提硅效率下,超声预处理10min,水热反应时间可由60min缩短到20min.低温下(100℃),在水热反应过程中同时进行超声处理可以提高提硅效率.在70℃下反应10min,辅助600W超声处理可以使提硅效率由1.9%提高至20.0%.提硅后,脱硅灰比表面积与孔体积明显增大,具有作为廉价吸附材料的潜能.     

分子筛脱硅对其结构与吸附氨氮性能的影响

为提高分子筛吸附氨氮的能力,采用碱蚀法对4种不同硅铝比ZSM5型分子筛进行脱硅处理,对比了脱硅前后吸附氨氮性能的差异;结合X射线衍射、扫描电镜等分析手段观察了其孔隙与晶体结构、表面形貌的变化,同时借助X射线荧光光谱、傅里叶红外光谱等表征手段分析了其内部元素组成与骨架基团的变化;考察了分子筛脱硅处理对改善其吸附氨氮性能的影响机制.结果表明,分子筛经脱硅后氨氮吸附量大幅提高,硅铝比越大吸附氨氮性能改善越显著,其中,硅铝比最小的ZSM5-27型分子筛脱硅后的氨氮平衡吸附量由5.81mg/g上升至10.44mg/g,上升幅度亦达79.7%;碱蚀脱硅处理有效降低了ZSM5型分子筛的硅铝比,分子筛硅铝比越大降低越显著.分子筛脱硅后,其介孔比表面积与比孔容增加、孔径分布变得宽泛;晶体结构仍保持完整、晶粒形态变得更加清晰规整;离子交换容量增加、硅/铝氧四面体结构单元作用增强.碱蚀法对ZSM5型分子筛具有骨架脱硅补铝、疏通孔道等多重作用,脱硅后分子筛活性位点增加、氨离子扩散阻力下降,吸附性能得到改善.     

低温碱溶粉煤灰中硅和铝的溶出规律研究

采用低温碱溶法对粉煤灰中硅和铝(分别以氧化硅和氧化铝计)的溶出规律进行了研究,考察了粉煤灰热处理温度、碱浓度、溶出时间、溶出温度等因素对粉煤灰中硅和铝溶出量的影响.结果表明:在热处理温度为950℃,碱浓度为2～3 mol/L,溶出温度为120～130℃,溶出时间为4～6 h时,氧化硅的溶出量为29.23%,氧化铝的溶出量为1.26%,溶出比为23.63,可实现粉煤灰中硅和铝的分步溶出,并利用XRD对溶出结果进行了分析.      

硅铝比对分子筛吸附氨氮性能的影响

基于X射线荧光光谱法确定的4种ZSM5分子筛硅铝比,分析了不同硅铝比分子筛吸附氨氮性能的差异,结合扫描电镜、X射线衍射分析结果,从分子筛的骨架组成、表面形貌和晶体结构角度,考察了硅铝比对分子筛吸附氨氮性能的影响机制;并探讨了分子筛骨架脱硅对其吸附性能的改善作用,为分子筛应用于污水厂尾水深度脱氮提供技术参考.结果表明,不同硅铝比分子筛的表面形貌、晶体结构与吸附氨氮性能具有显著差异：随着分子筛硅铝比增加,其结晶度下降、晶粒形态逐渐模糊、吸附容量降低;当实际硅铝比由35增大至237时,氨氮平衡吸附量由5.65mg/g降至0.41mg/g,由Langmuir吸附等温式确定的饱和吸附量由6.5963mg/g下降至0.4430mg/g.分子筛吸附过程符合准二级动力学模型,吸附速率受离子交换化学吸附作用机理控制,随着硅铝比升高分子筛的离子交换容量下降,其吸附速率降低.分子筛骨架脱硅能够显著改善其氨氮吸附性能,硅铝比为35的分子筛经碱蚀脱硅处理后,其氨氮平衡吸附量提高81.6%,该方法为改善分子筛吸附性能提供了一种有效的技术途径.     

基于羧甲基纤维素的铁盐水处理剂改进及其影响因素

采用羧甲基纤维素(CMC)物质,对铁盐(FeCl3)水处理絮凝剂进行改进,合成了CMC-铁盐新型复合絮凝剂,并使用2.0g/L的高岭土模拟污水的上层清液测定去除效率进行其优化反应条件的试验。结果表明,m(FeCl3)/m(CMC)为1∶2、m(CMC)/m(NaOH)为1∶1、水浴温度为50℃以及水浴时间为5h等条件下合成的新型复合絮凝剂絮凝性能最佳。     

粉煤灰制备聚硅酸复合聚合硫酸铁及性能研究

以大连某热电厂的固体废弃物粉煤灰为原料,研究了利用粉煤灰制备聚硅酸复合聚合硫酸铁及其絮凝性能.采用NaOH溶液浸渍粉煤灰,通过考察温度、NaOH浓度和反应时间对硅溶出的影响,确定了硅溶出的最佳反应条件.用NaOH浸渍液制备聚硅酸后再与聚合硫酸铁（PFS）复合得到复合絮凝剂（F-PFS）,通过考察铁硅摩尔比和熟化时间对F-PFS的除浊性能的影响,确定了F-PFS的最佳复合条件.在F-PFS的最佳复合条件下,以Na₂SiO₃为原料制备同样硅浓度的聚硅酸再复合PFS得到聚硅酸复合聚合硫酸铁（N-PFS）,作为F-PFS的对照.通过最佳F-PFS与N-PFS和PFS的絮凝率对比评价了最佳F-PFS的絮凝性能.结果表明在120℃下,用4　mol·L^-1的NaOH浸渍粉煤灰4 h后得到硅的最大溶出量0.207 9 g·g^-1.在铁硅摩尔比为1∶0.2,熟化2 h的条件下,F-PFS的除浊性能最佳.同时F-PFS的除浊能力与N-PFS相同,但是沉降性和稳定性优于N-PFS和PFS,对实际废水的絮凝能力优于N-PFS和PFS.     

钙铝黄长石陶粒改性及处理含锰废水效能

以工业固体废弃物造纸白泥和粉煤灰为原料,通过煅烧制备钙铝黄长石陶粒,再经NaOH溶液水热反应法改性,用于含锰废水的吸附处理。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对改性前后的陶粒进行表征,探讨陶粒水热改性机制。检测不同NaOH溶液浓度以及水热反应温度改性后陶粒的静态吸附除锰效能,并与改性前陶粒对比,确定最佳水热改性条件,并探索改性陶粒吸附除锰机理。结果表明:改性后陶粒的主矿物相仍为钙铝黄长石,但部分Ca元素被活化,生成新物相Ca(OH)₂,提高了陶粒本身碱性,继而使锰去除率显著提高,吸附平衡时间明显缩短。4,3 mol/L的NaOH溶液浓度以及160 ℃的水热温度分别为2种陶粒的最佳改性条件;改性后陶粒除锰可以在10~15 min内达到吸附平衡,锰去除率接近100%。吸附过程中,Mn2+与OH-生成白色Mn(OH)₂沉淀,然后被氧化为黑褐色的MnO(OH)₂,最终被陶粒表面均匀吸附,实现了固体废弃物资源化利用,达到以废治废的目的。     

粉煤灰源NaY沸石的制备及其对乙酸乙酯的吸附性能研究

采用粉煤灰合成沸石的方法既经济又环保,在乙酸乙酯吸附领域中具有巨大应用前景.遵循节能减排、废物再利用的环保原则,探索了3种不同Si/Al比的粉煤灰、结晶温度、结晶时间和碱浓度4个因素对合成NaY沸石的影响.XRD、氮气吸脱附实验及ICP结果表明,Si/Al比和水热结晶温度对高比表面积NaY沸石的合成影响最大.Si/Al比在1左右的粉煤灰合成的沸石比表面积较低,且晶形中存在大量的NaA沸石,而Si/Al比在2左右的粉煤灰合成了高比表面积且纯度较高的NaY沸石;3种粉煤灰均在65 ℃下合成NaY沸石,但在105 ℃下完全转化为方钠石.实验优化结果表明,最优合成条件为采用Si/Al为2左右的粉煤灰,在2 mol·L^-1碱浓度、65 ℃水热温度下结晶12 h.该条件下合成的NaY沸石比表面积高达654.86 m²·g^-1(比表面积最高的粉煤灰源沸石之一),是原粉煤灰比表面积的22倍左右,对乙酸乙酯的吸附量也由15.4 mg·g^-1增至108.2 mg·g^-1.     

高分子重金属螯合剂合成条件的响应面优化

以实验室制备的大分子多烯多胺为原料,在碱性条件下,制备新型高分子重金属螯合剂二硫代氨基甲酸盐(DTC)。在单因素实验中,研究了反应时间、反应温度、NaOH∶PEI和CS2∶PEI等4种因素对Cd~(~(2+))去除率的影响,随后采用了响应曲面法中常用的中心复合设计模型以Cd~(2+)去除率为响应值建立二次回归方程对DTC的合成条件进行了分析与优化。得到的最佳合成条件为:反应时间10.4 h,反应温度70℃,NaOH∶PEI为1.78,CS_2∶PEI为0.8。此条件下制备的DTC去除Cd~(2+)的效率为99.9%,与模型预测值(100%)相对偏差仅为-0.1%,模型与实际拟合良好,并利用红外傅立叶与扫描电镜对螯合剂进行了理化性质的分析。     

煤系废物地聚合物稳定/固化重金属离子效果研究

基于传统地聚合物的硅铝质原材料的单一性和局限性限制了地聚合固化技术处置重金属离子的发展,因此,本文研究了煤系废物地聚合物稳定/固化重金属离子的性能.采用活性煤系废物代替常用的低钙粉煤灰、偏高岭土,以碱激发,研究制备了一种新型、高性能无机地聚合物,并对比分析了重金属离子(Co2+、Cr3+、Zn2+、Ni2+)的稳定/固化效果.结果表明,常温(20℃)、相对湿度95%时,煤系废物地聚合物的最佳配比为:煤矸石和粉煤灰的质量比m(G)∶m(CFA)=7∶3、微硅灰质量分数7%,无定形地聚合物凝胶紧密包裹在粉煤灰和煤矸石颗粒周围,固化体表面出现大量鱼鳞片状产物,层层交织,结构体致密.综合固化体抗压强度和浸出毒性的标准,Co2+、Cr3+、Zn2+、Ni2+的理想固化量分别为1.5%、2.5%、2.0%、1.5%,固化效果明显,稳定性良好,长期安全性.     

六氯苯碱催化分解脱氯效果及影响因素研究

采用自主设计开发的碱催化设备研究了碱催化分解技术(BCD)对六氯苯(HCB)脱氯的效果.考察了反应温度、氢氧化钠投加比例以及不同催化剂对六氯苯去除效率、脱氯效率以及中间代谢产物的影响.提高反应温度和氢氧化钠投加比例能够有效提高六氯苯的脱氯解毒效率,当六氯苯与氢氧化钠投加质量比为1:5时,在360℃下反应4h后,六氯苯的去除率为99.97%,脱氯效率达到91.08%.还原铁粉作为催化剂时,在330℃反应1h后,能够将六氯苯的脱氯效率由38.99%提高至77.51%.     

超细粉煤灰对甲基橙的吸附性能和机理研究

以粉煤灰为原料,通过球磨制得超细粉煤灰,研究了其对水中偶氮染料甲基橙的吸附性能和机理。结果表明,在25℃,pH值为2,投加量为0.7g,反应时间为120min时,粉煤灰对甲基橙的去除率为79.4%,超细粉煤灰对甲基橙的去除率可达93.8%。随温度升高,吸附量降低,证明该吸附为放热过程,并计算不同温度下各热力学参数△G,△H和△S。对实验数据运用相关数学模型拟合,显示等温吸附平衡符合Freundlich吸附等温式,吸附过程动力学更适合二级吸附动力学模型。     

改性粉煤灰填充聚丙烯酸钠高吸水性树脂合成工艺研究

改性粉煤灰与丙烯酸通过水溶液聚合法制备出粉煤灰／聚丙烯酸钠高吸水性复合材料。采用单因素法,分析了中和度、聚合温度、反应时间及静置分层处理对高吸水性复合材料吸水性能和耐盐性能的影响。实验结果表明：当中和度为50％、聚合温度为70℃、反应时间为5h时且静置分层处理所制备的高吸水性复合材料具有最佳的吸水性能。     

水热条件对粉煤灰沸石离子交换性能的影响

沸石的离子交换性能是决定其应用价值的一个重要指标。为衡量粉煤灰沸石的应用性能,本研究主要考察了反应温度、反应时间以及添加剂等水热反应条件对合成粉煤灰沸石产品离子交换性能(CEC,Cation Exchange Capacity)的影响。结果表明,产品的CEC值随着反应温度和反应时间增加而增大,至120℃、6h达到最大。添加剂十六烷基三甲基溴化铵和95%乙醇有效促进了NaP1沸石的结晶过程,均可使产品CEC值提高10%以上。合成NaP1型粉煤灰沸石的最佳水热反应条件为:反应温度120℃,反应时间6h,液固比(mL/g)为8,氢氧化钠浓度为2mol/L,95%乙醇作为添加剂。所得粉煤灰沸石产品CEC值达到最大值198.31cmol/kg。     

Material conversion from paper sludge ash in NaOH solution to synthesize adsorbent for removal of Pb^2＋, NH^4＋ and PO4^3- from aqueous solution

Material conversion from paper sludge ash (PSA) in NaOH solution was attempted to synthesize the adsorbent for removal of inorganic pollutants, such as Pb2+, NH4 + and PO4 3?? from aqueous solution. PSA of 0.5 g was added into 10 mL of 3 mol/L NaOH solution, and then heated at 80, 120, and 160°C for 6–48 hr to obtain the product. PSA mainly composed of two crystalline phases, gehlenite (Ca2Al2SiO7) and anorthite (CaAl2Si2O8), and amorphous phase. Hydroxysodalite (Na6Al6Si6O24 8H2O) was formed at 80°C, and anorthite dissolved, whereas gehlenite remained una ected. Katoite (Ca3Al2SiO4(OH)8) was formed over 120°C, and hydroxycancrinite (Na8(OH)2Al6Si6O24 2H2O) was formed at 160°C, due to the dissolution of both gehlenite and anorthite. Specific surface areas of the products were almost same and were higher than that of raw ash. Cation exchange capacities (CECs) of the products were also higher than that of raw ash, and CEC obtained at lower temperature was higher. Removal abilities of products for Pb2+, NH4 +, and PO4 3?? were higher than that of raw ash.With increasing reaction temperature, the removal e ciencies of Pb2+ and NH4 + decreased due to the decrease of CEC of the product, while removal e ciency for PO4 3?? was almost same. The concentrations of Si and Al in the solution and the crystalline phases in the solid during the reaction explain the formation of the product phases at each temperature.     

PDAC改性粉煤灰处理印染废水的试验研究

采用高分子絮凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDAC）和粉煤灰为原料,利用水溶液吸附的方法合成改性粉煤灰,并应用于印染废水的处理。通过正交试验和单因素影响试验,考察了改性的最佳工艺参数。结果表明,在吸附反应时间2h,反应温度40℃,改性荆PDAC浓度50g／L,pH值3．4的最佳条件下,改性粉煤灰对废水色度和COD的去除效果最好。     

粉煤灰的酸碱联合活化溶出实验研究

对粉煤灰的成分、粉煤灰的活化条件和酸碱联合溶出率进行了分析和比较,确定了最佳活化条件和最佳溶出条件。粉煤灰的最佳活化条件是：灼烧温度为700℃,灼烧时间至少应≥1h,当灼烧时间超过2h时,灼烧时间的增加不会对粉煤灰化学成分的溶出率产生明显影响,而铁的溶出率几乎不受灼烧活化方法、酸溶温度和酸浓度的影响;酸碱联合溶出的最佳条件是：在粉煤灰的最佳活化条件下,先用酸溶,再用碱溶,酸溶时的硫酸浓度要〉0．5mol·L^-1,最佳用量为8—10mL·g^-1。     

累托石-粉煤灰颗粒吸附剂的制备及除铜性能

研究了累托石-粉煤灰颗粒吸附剂制备工艺条件及其去除铜冶炼废水中Cu(Ⅱ)的条件。实验结果表明:累托石与粉煤灰的比例为7∶3,另加入15%的添加剂(St)和50%的水,焙烧温度为500℃时,制成的颗粒吸附剂不仅吸附效果最佳,而且其散失率较低。在不调节铜冶炼工业废水pH值的条件下,颗粒吸附剂用量为0·01g/mL,作用时间为60min,温度为25℃(常温)时,Cu(Ⅱ)的去除率达99·5%,处理后的水符合国家污水综合排放标准(GB8978-1996)一级标准。     

改性柠檬渣的结构特征及其对Cu2+的吸附性能

为研究柠檬渣对污水中Cu2+的吸附性能,利用H₂SO₄与NaOH对柠檬渣进行改性制备吸附剂,并采用响应曲面法对制备工艺进行了优化. 测试了吸附剂的比表面积、孔容与孔径等性能,并利用红外光谱(IR)、紫外光谱(UV)、差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、电镜(SEM)和能谱(EDS)对吸附剂进行了表征. 通过响应面法优化后的最佳改性条件:H₂SO₄改性后的炭化温度为80 ℃,NaOH改性后的炭化温度为90 ℃,w(NaOH)∶w(H₂SO₄)为0.3.改性后的柠檬渣较原柠檬渣比表面积由88.3 m2/g增至392.2 m2/g,灰分率降低了90.7%,碘吸附值提高了近5倍,孔径分布主要是中孔;柠檬渣属于无定型结构,改性后的柠檬渣有CC生成,形成了芳香烃,表面形成了密集的孔;改性后柠檬渣主要由碳元素组成,从而能有效吸附Cu2+,对Cu2+的吸附率能达到85.3%. 由红外分析可知,改性后的柠檬渣吸附Cu2+后3 804 cm-1处的吸收峰消失,说明Cu2+取代了这个吸收峰所代表的官能团及部分O—H中的H+.