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1、粉煤灰在废水处理中的应用作者：指导老师:摘要：粉煤灰是一种可再资源化的工业固体废弃材料，因为比表面积比较大，所以它还是一种很好的吸附材料。由于粉煤灰的吸附作用，使得它在含油废水、印染废水、工业废水、含重金属离子等方面均有较好的处理效果。本文综述了粉煤灰的主要化学成分、利用粉煤灰处理废水的方法、机理、及国内外粉煤灰的应用现状，我们应该对粉煤灰进行物理或化学改性，而且必须通过改性才能更好的用于废水处理，以提高污水处理效率。关键词:粉煤灰；改性；吸附；废水处理；应用1引言 粉煤灰是燃煤电厂粉煤燃烧排放的一种似火山灰质的固体废弃物，是目前我
2、国排量较大的工业废渣之一，其主要成分有CaO，SiO2，Fe2O3，Al2O3等，具有较大的比表面积和多孔结构。我国粉煤灰每年的排放量至少有1亿吨,而目前的利用率仅在30%左右,其中未被利用的粉煤灰堆积在灰场,不仅占用了大量的土地,而且还污染了周边的环境[1]。如果粉煤灰不经过处理就排放出去，就会产生扬尘，污染空气；如果不幸排入水中，还会造成河流堵塞，而且其中的有毒物质也会危害到生物的生命安全。因此,粉煤灰的处理和综合利用问题引起人们广泛的观注，近几年国内外的环保部门把对粉煤灰的合理利用作为环保研究领域的热点之一,尤其是粉煤灰在废水处
3、理中的应用方面。目前,从国内外综合利用的情况来看，粉煤灰在轻质烧结耐火砖、道路工程、建筑工程、建筑材料、农业等领域的应用技术已经较为成熟[2-4]，而粉煤灰在污水处理中的应用则是近几年研究的热点话题。粉煤灰在污水处理中的应用主要是靠其活性,由于其含有多孔碳粒,多孔玻璃体、呈多孔性蜂窝状组织，所以它的表面积比较大；同时,粉煤灰还具有活性基团,这就使得其具有较强的吸附能力,成为污水处理中极好的吸附材料[5,6]，粉煤灰的吸附作用主要分为物理吸附和化学吸附。利用粉煤灰处理工业废水，可以使固体废弃物的处理达到既环保又经济的效果。如果对粉煤灰颗
4、粒进行改性，粉煤灰的吸附性能会明显增加，对废水处理效果也有明显增强，还可以在其表面引入活性基团，拓宽其应用范围。近年来，一些工厂已将改性后的粉煤灰吸附剂应用在了包括工业废水在内的各类废水的处理中。国内粉煤灰在化工工业和环保领域的应用尚处于起步阶段，与发达国家相比还有较大的差距[7]合理利用粉煤灰及改性后的粉煤灰处理污水不仅降低了成本，节约了资源，而且还能实现循环经济，达到以废治废的目的。本文从粉煤灰的作用机理、理化特性及粉煤灰的改性方法出发，综述了粉煤灰以及改性后的粉煤灰在废水处理中的应用情况，并指出当前存在的主要问题和今后的研究方向
5、。2 粉煤灰的理化特性粉煤灰一般有两种，分别是飞灰和底灰，不过我们通常所说的粉煤灰一般是指飞灰[8]。粉煤灰的形成过程可以看成煤在高温燃烧时的二次人工成矿过程,由于过程比较特殊,粉煤灰主要的存在方式为富铝玻璃体。粉煤灰不仅来源广泛，而且价格也不贵，它是一种高分散的微细颗粒的集合体，粉煤灰组成结构如图1，主要由铁、硅、钙、铝、镁等元素的氧化物以及Gu、Zn等微量元素组成,还含有少量燃烧不完全或未燃烧的黑色、不透明、形状不规则的细小炭粒,固体粉煤灰显酸性，其化学成分与燃烧条件和煤的品种有关，粉煤灰的化学成分见表1。图1粉煤灰结构示意图表1
6、 粉煤灰的化学成分(%)SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其它53．8131.849.123.270.811.15粉煤灰颗粒的粒径约为2.5μm～300μm,平均几何粒径为40μm，堆积密度为550kg/m3～658kg/m3,真实密度在2t/m3～2.3t/m3之间,孔隙率一般为60%～75%。粉煤灰的结构是多孔状的,因此它的比表面积比较大,一般在2500～5000m2/kg,表面上的原子力呈未饱和状态,使得粉煤灰具有较好的表面活性和较高的比表面能。另外,由于粉煤灰中还含有活性炭和少量沸石等具有交换特性的物质,同时又富含铝和硅
7、等元素，且表面积又比较大，因此粉煤灰具有较强的物理吸附和化学吸附能力，可用于污水处理等方面。物理吸附的效果取决于粉煤灰的多孔性及比表面积，未燃炭粒对物理吸附有着重要的影响作用；化学吸附主要取决于其表面具有大量Si—O—Si键、Al—O—Al键及具有一定极性的有害分子产生偶极键的吸附，或是阴离子于粉煤灰中次生的带正电荷的硅酸铝、硅酸钙和硅酸铁之间形成离子交换或离子对的吸附，其特点是选择性强，通常不可逆。3粉煤灰处理废水的机理.由于受到处理工艺、污水性质粉及煤灰的结构、成分等因素的影响，粉煤灰处理废水的机理较为复杂，一般认为是粉煤灰的凝聚
8、、吸附、沉淀和助凝等几种作用综合的结果[9]。粉煤灰的等温吸附符合Freundlish吸附等温式，其吸附有害物质的过程可分为三个阶段：颗粒外部扩散阶段；颗粒内部扩散阶段；吸附反应阶段。从印度G.S.Gupta对吸附燃料废
