炉渣混合物处理含磷废水的工艺研究.pdf

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1、第35卷第2期东北电力大学学报V01．35．No．22015年4月JournalOfNortheastDianliUniversityApr．，2015文章编号：1005—2992(2015)02—0069一o4硫酸改性粉煤灰／炉渣混合物处理含磷废水的工艺研究曾春慧，王嵬，王冬，张晓君(东北电力大学化学工程学院，吉林吉林132012)摘要：利用化学沉淀及吸附的方法，研究硫酸改性粉煤灰／炉渣混合物对含磷废水的去除效果。通过单因素对比试验考察粉煤灰／炉渣混合物投加量、pH值、反应温度、搅拌时间、静置时间对除磷效果的影响，并确定最佳工艺条件。实验结果表明：处理10

2、mg／L模拟含磷废水，硫酸改性粉煤灰／炉渣混合物(质量比1：1)投加量为2L、反应温度25oC、pH值为8、搅拌时间10min、静置时间2h为最佳工艺条件，除磷率在93％以上，符合国家污水排放一级标准。关键词：改性；粉煤灰；炉渣；吸附法；化学沉淀；含磷废水中图分类号：X703文献标识码：A随着经济快速发展和工业化程度不断提高，富含磷的生活污水以及含有农药化肥残留的污水量越来越高，导致含有大量营养成分的废水排入水域，给受纳水体造成污染与危害J。目前，我国水体特别是内陆湖泊的富营养化现象日趋严重，所以严格控制排放出水中磷的含量并加强污水中磷的处理，具有重要意义J

3、。粉煤灰是燃煤发电厂排出的固体废弃物，我国粉煤灰每年排放量约有1亿吨之多，其中只有小部分用于建筑、交通、土壤改良等方面，利用率在30％一40％之间，仍有较大开发利用空间_4]。炉渣是在钢铁冶炼过程中产生的固体废弃物，主要由CaO、FeO、MgO、MnO、SiO、Fe0、P0、Cr20、A1：0，等氧化物组成。粉煤灰和炉渣的堆放不但占用土地、浪费资源，而且造成环境污染。粉煤灰和炉渣中存在各种价态的铁、钙、镁以及铝等金属离子可与溶解性磷酸根生成难溶性盐，出现沉淀后与水体分离，以此除去水中的磷J。另外，粉煤灰和炉渣具有细小多孔性构造和较大比表面积，可以吸附水中磷酸

4、根离子来实现废水除磷过程，吸附法除磷是一种从低浓度溶液中去除特定溶质的高效低耗方法J。但原状粉煤灰和炉渣直接用于废水除磷效果并不理想，因此对粉煤灰和炉渣进行合理改性，使其更适合含磷废水的处理十分重要lO]。目前，除磷方法主要有生物法、膜技术和传统化学法n卜¨]，但生物除磷不稳定，膜技术装置成本较高，且只针对特定废水，传统的化学除磷法费用高、泥量大，后续处理麻烦。改性粉煤灰与炉渣以除磷吸附剂角度作为一种新型的水处理剂，原料易得，价格低廉，操作简单，并具有以废制废和节约资源等优点，具有广阔的应用前景¨。本课题利用硫酸对粉煤灰／炉渣混合物进行改性，处理模拟含磷废水

5、，探讨各反应条件对除磷效果的影响，并确定最佳工艺条件，为合理利用粉煤灰和炉渣处理含磷废水工艺进行探索研究。1实验部分1．1实验试剂与仪器试剂：氯化亚锡，丙三醇，浓盐酸，浓硫酸，氢氧化钠，钼酸铵，磷酸二氢钾，以上试剂均为分析纯；粉收稿日期：2014-11-25基金项目：吉林省科技厅科技发展计划项目(20140520100JH，20140204043GX)；吉林市科技局指导性科技计划(201467008)作者简介：曾春慧(1976一)，女，吉林省吉林市人，东北电力大学化学工程学院讲师，硕士，主要研究方向：有机高分子材料与功能纤维．70东北电力大学学报第35卷煤灰

6、：吉林市西关热电厂；高炉炉渣：吉林市铁合金厂。仪器：101-2A电热鼓风烘箱，PCP213电子天平，HS／2F型酸度计，7821型磁力加热搅拌器，721Q—TBCR2型可见分光光度计。1．2硫酸改性粉煤灰／炉渣混合物的制备将收集的粉煤灰和炉渣在自然条件下风干、压碎，用电动振动筛过滤(300目粉末)，将过滤后的粉煤灰和炉渣干燥保存。实验采用硫酸(2mol／L)对粉煤灰／炉渣混合物(质量比1：1)进行改性，将粉煤灰／炉渣混合物加入到硫酸溶液中，然后在室温下以200r／min的转速搅拌30rain，静置30min后将上层清液过滤，过滤后的混合物在120℃烘干5h备

7、用。1．3硫酸改性粉煤灰／炉渣混合物处理含磷废水利用磷酸二氢钾和去离子水配制成含磷10mg／L的溶液模拟废水备用。称取0．7165g已于105℃干燥过的磷酸二氢钾溶于100mL去离子水中，并转移到1L容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀。再准确吸取10mL上述贮备液于500mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀，此溶液含磷浓度为10mg／L。取50mL模拟含磷废水于250mL烧杯中，加入一定量的改性粉煤灰／炉渣混合物，搅拌一定时间，静置沉淀一段时间后，过滤取上层清液，以去离子水为参比，按照国家环保局颁布的“水和废水检测分析方法”，采用钼蓝分光光度法测定磷的

8、含量，并计算磷的去除率¨。通过单因素对比试验考察粉煤