粉煤灰吸附染料废水的处理方法毕业设计(编辑修改稿)

粉煤灰吸附染料废水的处理方法毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

灰颗粒表面的坚硬外壳，使玻璃体表面可溶性物质与碱性氧化物反应生成胶凝物质，并使粉煤灰中的莫来石及非晶状玻璃相熔融，从而提高活性 [12]。 在碱性条件下粉煤灰颗粒表面上的 OH 基中的 H+也可以发生解离，从而使颗粒表面部分带负电荷，因此废水中带正电荷的金属离子很容易被吸附在改性后的粉煤灰颗粒表面。 适当地控 制温度会使粉煤灰内部的水分被蒸干 ,分子的吸附性能更强，粉煤灰中的吸附性孔道随温度升高而增多，比表面积增大，因此吸附性能有小幅的提升；过高的温度改变了粉煤灰的物理性质，吸附孔道被烧得塌陷或堵死，使粉煤灰的比表面积下降，吸附能力下降，脱色能力也随之降低。 有机改性改变了粉煤灰表面的电性，而染料废水一般是带负电的，这样就使粉煤江苏科技大学毕业设计 (论文 ) 6 灰不仅有表面吸附能力，而且具有电中和的能力，增强了对废水的处理效果。 另一方面，有机部分包裹在粉煤灰表面，甚至有一部分进入粉煤灰的孔隙内部，粉煤灰表面呈疏松网络结构比表面积成倍增大，表面能增强 ，亲水性能增强。 而且粉煤灰起到了助凝剂的作用，有利于絮体的增大和沉降。 处理后的废水在较短的时间内达到澄清。 改性粉煤灰在处理染料废水上的应用 粉煤灰因其比表面积大、多孔的特点，对染料大分子具有一定的吸附能力，且来源广泛，价格低廉，因而在印染废水处理方面有较大的潜力，但未经改性的粉煤灰脱色能力有限。 用酸改性处理的粉煤灰 [13]，可起到部分絮凝作用，显著增强粉煤灰对染料的吸附能力，增大饱和吸附量，脱色率达 96%以上。 用石灰改性能破坏粉煤灰所具有的致密的玻璃态结构和表面保护膜层，使其内部可溶性 A12 O3 、 SiO2 的活性被释放出来，从而大大提高了粉煤灰的吸附能力，脱色率可达 %[14]。 用酸碱改性的粉煤灰脱色效果都不错，但对于降低 COD的效果并不理想。 考虑到粉煤灰中含有碳基物，与铁屑接触能形成腐蚀原电池的阳极和阴极，并发生原电池反应，可以利用铁屑对粉煤灰进行改性，在反应器里产生微电场。 印染废水中分散的胶体颗粒，极性分子，细小污染物受微电场的作用后形成电泳，向相反电荷的电极方向移动，聚集在电极上，形成大颗粒沉淀，从而使 COD降解。 染料和染料废水概述 我国是染料生产大国，染料产量占 世界的 60%左右。 然而，在染料生产过程中。 每生产 lt染料，将有 2%的产品随废水流失。 而在印染过程中损失更大，为所用染料的10%左右 [15]。 这不仅造成了极大的经济损失．也给环境带来了严重的污染。 一般染料废水的 COD 高，而 BOD和 COD值较小，可生化性差、色度高、酸碱性强、含盐量高、组分复杂、毒性强，并且现在染料朝着抗光解、抗热及抗生物氧化方向发展．从而使其处理难度加大。 国内外采用了化学法 (如氧化法、混凝法、电解法等 )、物理化学法 (常用的有吸附法、膜技术等 )、生物法 (投菌法、厌氧好氧工艺等 )对其进行处理，处 理机理大致为两种： (1)富集发色物质，再分离去除； (2)破坏发色物质，以达到脱色和降解有机物的目的 [16]。 化学氧化法一般采用湿式氧化法，设备造价高，其中 O3氧化法效果较好，但 O3投江苏科技大学毕业设计 (论文 ) 7 加量大、成本高。 Cl2氧化法虽处理效果好，但它容易与水中有机物生成毒性很大的氯代有机物，造成二次污染。 吸附法只对亲水性染料作用明显，并且易受水中悬浮物染料和油脂的影响而失效，同时吸附剂用量大、费用高；而混凝法仅对疏水性染料效果明显，而对亲水性染料的脱色效果差、 COD去除率低 [17]。 生物法具有占地面积小、运行成本低、无二次 污染的优点，但近年来由于化纤织物的发展和印染后整理技术的进步，使 PVA浆料、新型助剂等难生化降解的有机大分子进入印染废水，原有的生物处理系统由原来的 CODcr 去除率 70%降到 50%左右，甚至更低 [18]。 在我国已投产的染料生产废水处理方法中，生物化学法因为处理费用较低而被广泛作为二级处理技术。 但目前常用的生物化学法 C0D去除率和脱色效果都不够理想，出水 COD和色度往往不能达到国家排放标准。 本课题主要研究目的、研究内容和研究意义 研究目的 及意义 应用粉煤灰吸附处理 碱性品红 染料废水。 研究粉煤灰和改性粉煤灰的投加量、 搅拌速度 、反应时间、反应温度对处理效果的影响及其热力学、动力学规律。 粉煤灰的存放不仅占用大量的土地，而且严重污染环境，危害人体健康。 所以，开展对粉煤灰的综合利用，变废为宝，已经成为我国经济和环保共同关注的问题。 目前，用粉煤灰处理染料废水的研究基本局限于实验室研究阶段。 要应用于工业实践则还需要进一步加强对粉煤灰处理废水的过程机理及反应动力学等理论的研究，并解决好如何提高粉煤灰的吸附容量、粉煤灰改性方法的研究、灰水分离，以及吸附饱和灰的最终处置等问题。 只有这样才能够使粉煤灰 在废水处理方面有所突破。 研究内容 应用粉煤灰吸附处理 碱性品红 染料 废水。 主要包括： (1) 确定 碱性品红 的最大吸收波长并 做 出标准曲线。 (2) 改性粉煤灰最佳活化温度的确定。 (3)未改性粉煤灰吸附处理 碱性品红 最佳条件的确定： ① 粉煤灰投加量的确定； ② 反应时间的确定 ； ③ 最佳 搅拌速度 的确定； 江苏科技大学毕业设计 (论文 ) 8 ④ 反应温度的影响。 (4)改性粉煤灰吸附处理 碱性品红 最佳条件的确定： ① 粉煤灰投加量的确定； ② 反应时间的确定 ； ③ 最佳 搅拌速度 的确定； ④ 反应温度的影响。 (5) 通过正交 实验 确定各因素影响反应的主次顺序。 (6) 吸附热力学 ： ① 吸附等温线的测定； ② 等温线吸附规律的数学模拟。 (7)吸附动力学 : ① 吸附速率常数的求取； ② 吸附速度控制步骤研究。 江苏科技大学毕业设计 (论文 ) 9 第二章 实验部分 实验试剂与仪器 (1) FA20xx 型 电子天平 上海精密科学仪器有限公司 (2) SHAC 型 恒温振荡器 常州国华电器有限公司 (3) VIS721 型 分光光度计 上海第三分析仪器厂 (4) JJ4六联同步电动搅 拌器 上海精密科学仪器有限公司 (5) 电动搅拌器 常州国华电器有限公司 (6) 马弗炉 南京电炉厂 (7) 粉煤灰 安徽蚌埠电厂 (8) 碱性品红 市售 (9) HgSO4 上海化学试 剂有限公司 (10)NaOH 上海试剂一厂 实验方法 最佳波长的确定及标准曲线的绘制 配制 20mg/L 的 碱性品红 溶液， 用 721 分光光度计 在 400nm～ 570nm范围内， 每隔10nm,测出其在不同入射波长下的不同吸光度值，找出其最大吸收波长。 分别配 制1mg/L， 2mg/L， 4mg/L， 6mg/L ,8mg/L， 10mg/L 的 碱性品红 溶液，测其吸光度并记录，分别以溶液浓度和吸光度为横轴和纵轴，拟合标准曲线，要求线性系数 R达到 以上。 改性灰最佳活化温度 的确定 (1)粉煤灰的高温活化 取坩埚加入适量粉煤灰，放在马弗炉中分别在温度为 250℃、 350℃、 450℃、550℃、 650℃条件下焙烧 1h。 取出冷却，密封保存。 (2) 确定最佳活化温度 分别取 100mL 浓度为 100mg/L 的 碱性品红 溶液加入 5 个 250mL 锥形瓶中。 依次在烧杯中投加 400mg 活化温度为 250℃、 350℃、 450℃、 550℃、 650℃ 的 改性 粉煤灰，江苏科技大学毕业设计 (论文 ) 10 将锥形瓶放 到六联搅拌器上 ，在 300r/min 下 搅拌 30min。 过滤 后测其吸光度，并进行比较，得出粉煤灰的最佳 活化 温度。 粉煤灰吸附 碱性品红 最佳条件的确定 (1)最佳粉煤灰投加量的确定 分别取 100mL 浓度为 100mg/L 的 碱性品红 溶液加入 5 个 250mL 锥形瓶中。 依次在烧杯中投加 200mg、 400mg、 600mg、 800mg、 1000mg 的粉煤灰，将锥形瓶放 到六联搅拌器上 ，在 300r/min 下 搅拌 30min。 过滤 后测其吸光度，并进行比较，得出粉煤灰的最佳投加量。 (3) 反应时间对处理效果的影响 取 4个锥形瓶，分别加入 100ml 浓度为 100mg/L 的 碱性品红溶液 ，依次加入 800mg粉煤灰。 将锥形瓶放到六联搅拌器上 ，调整转速 300r/min,分别 搅拌 15min、 30min、45min、 60min。 过滤 后测其吸光度，并进行比较，得出溶液的最佳反应时间。 (3)搅拌速度 对处理效果的影响 分别取 100mL 浓度为 100mg/L 的 碱性品红 溶液加入 4 个 250mL 锥形瓶中，依次加入 800mg 粉煤灰。 将锥形瓶放到六联搅拌器上，调整转速 150r/min、 200r/min、250r/min、 300r/min,搅拌 30min。 过滤 后测其吸光度，并进行比较，得出溶液的最佳 搅拌速度。 (4)反应温度对处理效果的影响 取 5个带塞锥形瓶，分别 加入 100ml 浓度为 100mg/L 的 碱性品红溶液 ，依次加入800mg 粉煤灰。 将锥形瓶放入恒温振荡水槽中，分别在 25℃ 、 35℃ 、 45℃ 、 55℃ 、 65℃下振荡 1h。 过滤 后测其吸光度，并进行比较，得出 吸附的 最佳反应 温度。 改性粉煤灰吸附 碱性品红 最佳条件的确定 (1)最佳改性粉煤灰投加量的确定 分别取 100mL 浓度为 100mg/L 的 碱性品红 溶液加入 9 个 250mL 锥形瓶中。 依次在烧杯中投加 200mg、 300mg、 400mg、 500mg、 600mg、 700mg、 800mg、 900mg、 1000 mg的 改 性 粉煤灰，将锥形瓶放 到六联搅拌器上 ，在 300r/min 下 搅拌 30min。 过滤 后测其吸光度，并进行比较，得出粉煤灰的最佳投加量。 (2)反应时间对处理效果的影响 取 4个锥形瓶，分别加入 100ml 浓度为 100mg/L 的 碱性品红溶液 ，依次加入 800mg江苏科技大学毕业设计 (论文 ) 11 改性 粉煤灰。 将锥形瓶放到六联搅拌器上，调整转速 300r/min,分别 搅拌 15min、30min、 45min、 60min。 过滤 后测其吸光度，并进行比较，得出溶液的最佳反应时间。 (3)搅拌速度 对处理效果的影响 分别取 100mL 浓度为 100mg/L 的 碱性品红 溶液加入 4 个 250mL 锥形瓶中，依次加入 800mg 改性 粉煤灰。 将锥形瓶放到六联搅拌器上，调整转速 150r/min、 200r/min、250r/min、 300r/min,搅拌 30min。 过滤 后测其吸光度，并进行比较，得出溶液的最佳 搅拌速度。 (4)反应温度对处理效果的影响 取 5个带塞锥形瓶，分别加入 100ml 浓度为 100mg/L 的 碱性品红溶液 ，依次加入800mg 改性 粉煤灰。 将锥形瓶放入恒温振荡水槽中，分别在 25℃ 、 35℃ 、 45℃ 、 55℃ 、65℃ 下振荡 1h。 过滤 后测其吸光度，并进行比较，得出 吸附的 最佳反应 温度。 正交实验 根据正交试验表 L_9_3_4 四因素三水平进行实验，电动搅拌器和 恒温振荡 器联合使用。 对实验结果进行分析。