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粉煤灰处理含磷废水工艺

发布时间:2021-8-31 9:49:34  中国葡京捕鱼软件下载工程网

  粉煤灰是火力发电厂燃煤粉锅炉排出的固体废弃物,目前大批量处理主要是通过回填,其不仅占用大量的土地,还会导致严重的环境污染,因此我国把粉煤灰的综合利用作为固体废物利用的重点,但目前粉煤灰综合利用率低,主要用于土建工程基料、土壤改良剂等低附加值利用领域,随着人们环保意识的增强,粉煤灰在环保领域的应用研究也已成为环境科学的一个热点。粉煤灰因比表面积大,呈多孔性蜂窝状组织,因而具有良好的吸附性能,近几年来被广泛应用于废水处理、空气净化等环境治理方面,如作为吸附剂吸附废水中的磷。

  本文以火电厂粉煤灰作为吸附剂对含磷废水进行吸附实验研究,探讨含磷废水的初始浓度、粉煤灰投加量、吸附时间、吸附温度、振荡速度等参数对含磷废水吸附效果的影响,找出最佳吸附处理条件,使粉煤灰达到以废治废的目的。

  1、实验部分

  1.1 实验仪器

  调速多用振荡器(HZ-2),电子天平(JA1003A),紫外分光光度计(722),真空干燥箱(DZF-6050),立式压力蒸汽灭菌器(LDZX-30KB),烧杯,量筒,移液管,圆底烧瓶,锥形瓶,漏斗,玻璃棒、坩埚等。

  1.2 实验药剂

  粉煤灰(广东梅县某电厂,过200目筛子),KH2PO4标准储备液,钼酸铵,硫酸,盐酸,抗坏血酸,硫酸钾,蒸馏水等。

  1.3 监测指标和方法

  总磷:钼酸铵分光光度法。

  2、实验结果与讨论

  2.1 磷标准曲线

  分别吸取0.0,0.50,1.00,3.00,5.00,10.0,15.0mL的KH2PO4标准储备液(5mg/L)于7支50mL的比色管中,加水稀释至50mL。显色后用钼酸铵分光光度法测定,以吸光度为纵坐标,以磷的浓度为横坐标绘制标准曲线。线性回归方程:Y=0.0059X+0.0001,R2=0.9997,废水溶液的磷浓度与吸光度成正比例关系,见图1。

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  磷去除率η=(C-C1)/C×100%

  式中:

  η为粉煤灰对磷的去除率,

  C为吸附前的浓度(mg/L),

  C1为吸附后的浓度(mg/L)。

  2.2 初始浓度的影响

  取6个锥形瓶,分别加入20.0、30.0、40.0、50.0、60.0、70mg/L的含磷废水50mL。再分别加入3.0g的粉煤灰摇匀,在常温条件下,振荡转速为40r/min,振荡50min,取其上清液,测量吸光度,计算去除率,结果见图2。

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  由图2可以看出,磷去除率随着磷的初始浓度的增加而逐渐降低,这是因为当含磷废水的初始浓度高到一定程度时,3.0g的粉煤灰的吸附已达到饱和。当磷初始浓度大于50mg/L时,磷的去除率下降较快,综合考虑选定本实验的最佳磷初始浓度为50mg/L。

  2.3 粉煤灰投加量的影响

  分别在7个锥形瓶加入含磷量为50mg/L的含磷废水50mL,分别在各个锥形瓶投加1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0g的粉煤灰,摇匀,在常温条件下,振荡转速为40r/min,振荡50min,取其上清液,测量吸光度,计算去除率,结果见图3。

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  由图3可以看出,磷的去除率随着粉煤灰的投加量的增加而增大,粉煤灰投加量在3.0g时磷去除率能达到46.54%。粉煤灰的投加量为4.0、5.0g磷的去除率相比于投加量为3.0g的磷的去除率提升效果不太明显,曲线趋势逐渐趋于平缓,由此选定最佳投加量为3.0g。

  2.4 吸附时间的影响

  分别在7个锥形瓶中分别加入含磷量50mg/L的含磷废水50mL,投加3.0g的粉煤灰在25℃常温条件下,转速为40r/min。振荡时间分别30、45、60、75、90、105、120min,取出过滤取其上清液,测定吸光度,计算去除率,结果见图4。

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  由图4可知,一开始吸附效率随着时间的增加而上升。经过60min后粉煤灰的去除率能达到46.78%,但是随着吸附时间的继续增加,趋势线变平缓,说明吸附时间在60min之后磷的去除效果提升不大,这是因为粉煤灰60min时已基本达到吸附饱和。因此实验选择的最佳吸附时间为60min。

  2.5 振荡速度的影响

  取6个锥形瓶中分别加入50mg/L的含磷废水50mL,投加3.0g的粉煤灰在25℃常温条件下,分别在转速为40、50、60、70、80、90r/min的转速下振荡,振荡时间为60min。过滤取其上清液,测定吸光度,计算去除率,结果见图5。

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  图5的曲线可见,吸附效率随着振荡速度的增加而缓慢上升。振荡速度为70r/min时粉煤灰的去除率能达到47.78%。超过70r/min的振荡转速,磷的去除率变化基本趋于平缓。故选定本实验的最佳振荡速度为70r/min。

  2.6 反应温度的影响

  在6个锥形瓶分别加入50mg/L的含磷废水50mL,各投加3.0g的粉煤灰,分别在放在温度为25、30、35、40、45、50℃的恒温水浴锅中用振荡速度70r/min振荡60min,过滤取其上清液,测定吸光度,计算去除率,结果见图6。

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  由图6可以看出,磷的去除率随温度升高而增加,但升高幅度不大,当温度大于35℃时去除率基本没多大变化,分析其原因可能出现解吸现象。因此用粉煤灰处理含磷废水一般在室温条件下进行即可,综合考虑本实验采用25℃作为粉煤灰处理含磷废水的最佳温度。

  2.7 粉煤灰实际应用处理含磷废水

  在上述的最佳条件下,用3.0g粉煤灰吸附稀释后的高浓度含磷废水,结果见表1。

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  结果表明,实际应用中,在最佳工艺条件下对稀释后磷肥厂出水进行除磷实验,废水含磷量从初始含量67.8mg/L降低到出水含量39.2mg/L,去除率可达42.1%。

  3、结论

  本研究以火电厂粉煤灰作为吸附剂对含磷废水进行吸附实验研究,讨论各因素对含磷废水吸附效果的影响。结论总结如下:

  (1)磷初始浓度对粉煤灰的吸附效果有较大影响,当投加的粉煤灰的量不变时,磷初始浓度越高,磷去除率就越低。在投加粉煤灰的量为3.0g时,最佳磷初始浓度为50mg/L。

  (2)在磷初始浓度为50mg/L时,磷的去除率与粉煤灰的投加量成正比,但粉煤灰量超过3.0g后,吸附效果提升不明显,说明3.0g的粉煤灰已经接近吸附饱和,因此确定实验粉煤灰的最佳投加量为3.0g。

  (3)粉煤灰在振荡时间为60min时基本达到吸附饱和,选择振荡时间为60min。

  (4)磷的去除率随振荡转速增大而增大,但转速超过70r/min后吸附效果提升不太明显,因此以70r/min为最佳振荡速度。

  (5)粉煤灰吸附除磷效果随温度变化影响不明显,温度超过35℃时开始会出现解吸现象,选定吸附温度为常温25℃即可。

  (6)在上述最佳吸附条件下利用粉煤灰对某磷肥厂稀释后出水进行除磷实验,废水含磷量从初始含量67.8mg/L降低到出水含量39.2mg/L,去除率为42.1%。处理后出水虽然未能达到排放标准,但粉煤灰吸附除磷可以作为高浓度磷废水的预处理,使粉煤灰达到以废治废的目的。(来源:嘉应学院化学与环境学院)

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