[发明专利]一种改性粉煤灰及其制备方法和用于处理腐殖酸的方法

说明书

  

技术领域

    本发明涉及一种改性粉煤灰及其制备方法和用于处理腐殖酸的方法。

背景技术

粉煤灰是煤粉燃烧后，由烟气自锅炉中带出的粉状残留物，来源于煤中无机组分，而煤中无机组分以粘土矿物为主, 另外有少量黄铁矿, 方解石, 石英等矿物。因此粉煤灰化学成份以二氧化硅和三氧化二铝为主，其它成分为三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、三氧化硫及未燃尽有机质烧失量。粉煤灰是由很多具有不同结构和形态的微粒组成，其中大多数是玻璃球体,单个粉煤灰颗粒的粒径约为215～300μm,，平均几何粒径40μm。粉煤灰的真实密度是2～213 t/m³，堆积密度550～658 kg/m³，孔隙率一般为60%～75%。粉煤灰具有多孔结构，比表面积很大，一般在2500～5000m²/g，因此具有较强的吸附能力。

粉煤灰表面积大、多孔、具有一定的活性基团，其吸附作用主要包括物理吸附和化学吸附两种。

我国每年排放粉煤灰近1亿吨，且呈逐年上升趋势，目前粉煤灰的利用率约为30 %，绝大部分被用作铺路和造砖的材料，所以粉煤灰综合利用是国家确定的资源综合利用第一突破口, 是发展循环经济，保护生态环境，实现节能减排，加快建设资源节约型、环境友好型社会的重要组成部分。  

    粉煤灰在形成过程中，由于部分气体逸出而具有开放性孔穴，表面呈蜂窝状；部分气体未逸出被裹在颗粒内形成封闭性孔穴，内部也呈蜂窝状。粉煤灰作为水处理剂有着成本低、来源广的优点，并能实现废物的再利用。但由于粉煤灰吸附容量小的特点，为了提高它的水处理能力，需要进行改性处理。粉煤灰的改性方法目前采用较多的有如下几种：

1、酸法改性：用酸洗废液对粉煤灰进行改性,所得的改性粉煤灰对抗生素废水中的磷酸盐的去除率达到98. 82%～99. 59%。于晓彩用混合酸(HCl + H₂SO₄)制得的改性粉煤灰对废水中的非离子表面活性剂、造纸废水中的COD、BOD、悬浮物和色度均有很好的处理效果，且要好于用碱改性的粉煤灰。夏畅斌等采用酸改性粉煤灰对焦化废水进行处理，酸使得粉煤灰中的金属氧化物(Al₂O₃和Fe₂O₃)与酸反应溶解而生成活性点，增加了粉煤灰的孔隙率和比表面积,同时反应生成的Al³⁺ 和Fe³⁺在水中水解生成絮体，通过絮凝作用，也能增加对吸附对象的吸附作用。

2、碱改性：对粉煤灰进行碱改性，也可增大粉煤灰的比表面积。当用碱对粉煤灰改性时，粉煤灰颗粒表面的SiO₂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，增大其比表面积，而且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。在碱性条件下粉煤灰颗粒表面上的羟基中的H⁺还可以发生解离，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和阳离子型染料很容易被吸附在改性后的粉煤灰颗粒表面。Woolard等采用水热法以NaOH对粉煤灰进行改性，结果发现改性后的粉煤灰比表面积增加了8倍，阳离子交换能力也较原粉煤灰提高。吸附实验表明，改性粉煤灰对阳离子型染料亚甲基蓝的吸附性能显著高于阴离子型染料alizarin sulfonate，吸附达到饱和时，改性粉煤灰对亚甲基蓝的吸附量为原始粉煤灰的10倍，并将改性粉煤灰吸附性能的提高归因于改性对粉煤灰表面造成的影响。朱洪涛采用添加熟石灰并升温活化的方法对粉煤灰进行改性，研究了改性粉煤灰对活性艳兰染料的吸附脱色规律。结果表明：当Ca(OH)₂与粉煤灰配比为1∶9，活化温度为500 ℃时，改性粉煤灰对活性艳兰染料有较好的脱色效果。