改性粉煤灰混凝剂在废水处理中的应用

改性粉煤灰混凝剂在废水处理中的应用
粉煤灰是热电厂排放的固体废弃物，具有多孔结构，孔隙率高，比表面积大，具有较强的表面活性。

此外，粉煤灰中还含有少量沸石、活性炭等具有交换特性的微粒，同时又富含铝和硅等元素，因而，粉煤灰具有很强的物理吸附和化学吸附性能。

我国是粉煤灰排放大国，粉煤灰排放量每年超过1亿吨，长期以来，我国对粉煤灰的利用主要集中在烧砖、筑路、水泥掺合料、选取漂珠、提取精炭、改良土壤等方面，利用率仅为40％左右，其余大部分堆积废弃，既占用土地，又污染环境。

利用粉煤灰制备高效实用的混凝剂进行废水的混凝处理是以废治废、实现废弃物资源化的一个有效途径。

近年来，粉煤灰的环保利用价值正日益受到重视，将粉煤灰进行物理或化学处理增加表面反应活性和提高吸附性能，用于吸附去除废水中的污染物质已成为研究的热点。

1粉煤灰改性方法
改性粉煤灰与原始粉煤灰相比，其物理化学性质会发生明显改变，不仅吸附能力显著增强，对废水处理效果好，可去除污染物范围广，而且灰水分离能力强，处理污泥数量少，能大大提高废水处理经济性，因此，改性粉煤灰是粉煤灰在工业水处理中应用的必然趋势。

1.1酸改性
经酸改性处理后的粉煤灰释放出大量的A13+和Fe3+，能有效降低水中悬浮颗粒的电位，使悬浮颗粒脱稳，起到絮凝剂的效果。

同时，经酸处理的粉煤灰颗粒表面形成许多凹槽和孔洞，能加强吸附这些脱稳的胶体颗粒。

常用作改性的酸有硫酸、盐酸、氢氟酸等。

1.2碱改性
用碱对粉煤灰改性后，粉煤灰颗粒表面的二氧化硅会发生化学解离而产生可变电荷，可以破坏粉煤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溶融，从而提高活性。

在碱性条件，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等很容易被吸附在改性后的粉煤灰颗粒表面。

1.3盐改性
可用于粉煤灰改性的盐有钙盐、钠盐、钾盐等。

粉煤灰与硫铁矿烧渣和氯化钠混合并经盐酸酸洗后的粉煤灰表面变得比原来粗糙，比表面积有很大程度的增加。

极大地提高了粉煤灰的吸附容量。

由于表面性质发生了改变，疏水性增强，
相应地灰水分离能力也得到加强，大大降低了工程处理难度和操作费用。

1.4有机改性
用高分子絮凝剂对粉煤灰进行改性可改变其颗粒表面的带电性质，提高对阴离子型污染物吸附电中和的能力，使分子间的斥力减小，水溶性下降，从而凝聚并从水中析出，然后随改性粉煤灰一起沉降。

达到脱色的目。

2、改性粉煤灰在废水处理中的应用
2.1印染废水
粉煤灰因其比表面积大、多孔的特点，对染料大分子有一定的吸附能力，用酸改性处理的粉煤灰可起到部分絮凝作用，能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A12O3、SiO2的活性被释放出来，从而提高了粉煤灰的吸附能力，脱色率可达99.4％。

用经过双氧水改性后的粉煤灰处理模拟染料废水，当改性粉煤灰的投加质量分数为05％，PH>9时，脱色率达到95％，邵颖等通过添加石灰升温活化法得到的改性粉煤灰的吸附容量是原灰的47倍，对GS染料废水的COD去除率达到90％。

肖杰等用PDMDAAC改性粉煤灰进行分散染料废水的脱色，脱色率高达98％。

2.2含油、含酚废水
含油废水是重要的化工类废水，采用普通工艺处理效果较差，研究表明，采用改性粉煤灰处理含油废水，油浓度可大大降低。

刘汉利用改性粉煤灰处理油质量浓度700mg／L的废水时，油吸附量达0.06g/g；处理低浓度含油(75mg／L)废水时，控制改性粉煤灰与废水体积比为1：1000，出水水质仍可达到排放标准。

据文献报道，在几种改性工艺中，用经过A1C13和FeC13改性处理的粉煤灰对钢铁厂含油废水的除油效果最好，并且在碱性条件下的除油效果明显好于酸性条件下的除油效果，出水油质量浓度由256mg／L降至9.3mg／L，除油率达到96％，达到国家含油废水一级排放标准，且产生的处理污泥量相对较少。

改性粉煤灰对各种酚类污染物也有较好的去除效果，如甲苯酚和硝基苯酚等。

王代芝等用改性粉煤灰处理间甲苯酚废水，COD去除率达48.8％。

实验表明，用经过0.1mol／LAl(NO3)3溶液浸泡过的粉煤灰处理邻甲酚废水，污染物去除率高，且同时发现粉煤灰粒度越细，比表面积越大，其吸附效果越好，PH是影响邻甲酚去除率的主要因素，pH越小，去除效果越好，同时温度升高对吸附过程也有一定促进作用。

用改性粉煤灰处理焦化厂含酚废水也有很好的效果。

2.3造纸废水
造纸废水是水环境严重污染的来源之一，其成分复杂，含有卤代烃类等难降解有机污染物。

用盐酸等试剂对粉煤灰进行改性制得粉煤灰吸附混凝剂，对造纸废水COD去除率可达81.5％，其水质达到并优于造纸废水国家排放标准。

用硫酸活化方法制备的活化粉煤灰吸附材料，用于造纸废水的处理，效果也很好，硫酸浓度越高，其酸性、氧化性、炭化性越强，灰的吸附率就越高㈣。

对于高COD 浓度的造纸废水，可以采用改性粉煤灰与benton氧化等结合的手段处理，以获得更好的效果。

2.4金属离子废水
改性粉煤灰处理含重金属离子废水工艺是目前研究的热点，采用该工艺废水处理效果较好，且适用的改性技术也较多。

而采用普通的生物处理方法效果很差，且容易导致重金属离子在生态环境中的富集和迁移，形成更为严重的二次污染。

彭荣华等对改性粉煤灰吸附处理含重金属离子废水进行了研究，实验发现，粉煤灰经改性后，对溶液中的铬等重金属离子具有良好的吸附性能，用于处理含重金属离子铬、铅、铜、镉的废水，并将其应用到电镀废水的处理中，重金属离子的去除率达97.5％以上，且改性粉煤灰较未改性粉煤灰更容易实现灰水分离。

李方文等㈣用改性粉煤灰处理含铅废水，去除率达83％以上。

日本利用改性粉煤灰制成新中和剂处理含铁、锰、锌等重金属的矿山废水也取得了较好的效果。

王大军等以氧化钙为改性剂改性粉煤灰处理含锌废水，锌离子的去除率高达99.7％。

2.5其他废水
黄巍用改性粉煤灰处理含磷废水，取得了满意的处理效果。

粉煤灰经酸处理后，对抗生素废水中的磷有很好的去除效果，且效果与粉煤灰用量及PH有关。

相会强等用不同的酸改性粉煤灰进行抗生素废水除磷试验研究，同样取得了较好的效果。

刘雪莲等用经酸处理的改性粉煤灰去除抗生素废水中色度的实验研究取得了良好的效果，并提出改性粉煤灰的脱色机理是粉煤灰颗粒的吸附作用和混凝沉淀作用以及改性后比表面积增加等因素综合作用的结果，脱色处理后出水的悬浮物浓度和COD显著降低，废水的可生化性显著增强，为后续的生物处理奠定了良好的水质基础。

于晓彩等在常温下用混酸改性的粉煤灰对含非离子表面活性剂废水的去除率达97.04％，用CaO溶液改性的粉煤灰对含阴、阳离子表面活性剂废水的去除率也分别达95.55％和98.26％。

3、改性粉煤灰处理废渣的处置
孟文清等将改性粉煤灰处理废水后产生的吸附饱和灰用于粉煤灰制砖，解决了吸附饱和灰的处置问题。

曹先艳等将处理完染料废水的改性粉煤灰用于生产水泥。

结果表明，当试验用粉煤灰的质量分数为15％时，生产的水泥抗压强度达到了国家标准，为粉煤灰的综合利用开拓了新的途径。

小结
改性粉煤灰是未来粉煤灰在水处理领域中应用的必然趋势，作为一种新型、
略经预加工处理的水处理药剂，其原料来源广泛、价格低廉、操作简单、并具有以废治废、节约资源和经济高效等优点，具有广阔的应用前景。

但目前改性粉煤灰适用范围比较有限，而且，用改性粉煤灰处理废水的研究大都局限于实验室研究阶段或中试阶段。

开发出比较系统的、适用范围比较广、处理效果比较好、污泥产率比较低、价格低廉的改性粉煤灰混凝剂，是一个十分紧迫的问题。

参考文献：
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[2]吴林丽、姚广春、刘宜汉，粉煤灰颗粒HF酸表面改性处理[J]，有色矿冶，2004
[3]景红霞、李巧玲、王亚昆等，从粉煤灰中制备聚硅酸铝铁絮凝剂及应用研究，化学工程师，2006
[4]刘汉利，改性粉煤灰处理含油废水的研究，粉煤灰综合利用，2001
[5]岳钦艳、曹先艳、高宝玉等，改性粉煤灰及其处理废水的机理，环境污染与防治。

2005。