粉煤灰基混凝剂的制备及其在废水处理中的应用

论文摘要

近年来,粉煤灰产量逐年增加,且没有得到良好的利用。本文依据粉煤灰比表面积大,吸附性能好等特点,将其进行简单的改性后应用于水处理领域,既解决了粉煤灰的堆放问题,又节约了传统混凝剂的用量。本文选用电厂和供热中心两种粉煤灰为实验对象,通过高温焙烧碱熔法对粉煤灰进行改性,将粉煤灰中的铁、铝元素提取出来,从而制备得到粉煤灰基混凝剂。其中助溶剂包括:碳酸钠、氯化钠和氢氧化钠。实验所得碳酸钠效果最好,且溶出率与碳酸钠和粉煤灰焙烧比例（以下简称碱灰比）有关。通过改变碱灰比,测得铁、铝溶出率可知:对于电厂粉煤灰,当碱灰比在0.8附近时,粉煤灰中铁、铝的溶出率均为最高,此碱灰比为最佳碱灰比;对于供热中心粉煤灰,最佳碱灰比为0.6。另外,还研究了最佳碱灰比下温度和焙烧时间对铁、铝溶出率的影响,实验结果表明:1.5h为最佳焙烧时间;805℃为最佳焙烧温度。比较两种粉煤灰可知,相同条件下,电厂粉煤灰中铁、铝的溶出率约为供热中心粉煤灰的2倍,这主要是由于电厂粉煤灰中铁、铝的含量较高。研究了低碱灰比下焙烧所得电厂粉煤灰基混凝剂对乳品废水的处理效果,并与传统混凝剂进行对比。包括不同pH值、温度和投加量下的混凝效果,表明:各混凝剂在弱酸性和中性的条件下混凝效果较好;所选常见温度范围内,混凝效果与温度无关;各混凝剂均存在最佳投加量（1×10-3mol/L）;相同条件下,粉煤灰基混凝剂的处理效果好于PAC和硫酸铝两种混凝剂;粉煤灰基混凝剂可以替代传统混凝剂来处理乳品废水。比较了两种粉煤灰对屠宰废水的处理效果表明:均达到最佳投加量以后,供热中心粉煤灰基混凝剂的处理效果好于电厂粉煤灰基混凝剂和PAC混凝剂,且各因素（包括pH值、温度和投加量）对屠宰废水处理效果的影响与低碱灰比下粉煤灰基混凝剂对乳品废水的处理效果相似。通过对粉煤灰基混凝剂的制备成本及水处理的成本进行分析表明:生产1m3混凝剂的成本大约在120元左右,如果可以利用含酸废液,则成本可降为约60元/ m3;应用粉煤灰基混凝剂处理污水的处理费用为4.8元/ m3污水,如果采用含酸废水为生产原料,则处理费用2.4元/ m3污水。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 粉煤灰的产生
• 1.1.2 粉煤灰的危害
• 1.2 粉煤灰的性质
• 1.2.1 粉煤灰的物理性质
• 1.2.2 粉煤灰的化学性质
• 1.2.3 粉煤灰中的矿物组成
• 1.2.4 粉煤灰的吸附特性
• 1.3 粉煤灰改性及粉煤灰基混凝剂的制备
• 1.3.1 粉煤灰的改性方法
• 1.3.2 粉煤灰基混凝剂的制备
• 1.4 传统无机混凝剂的发展
• 1.5 粉煤灰基混凝剂应用于水处理领域的现状
• 1.5.1 对城市污水的处理
• 1.5.2 对工业废水的处理
• 1.5.3 对含重金属废水的处理
• 1.5.4 对含氟、含磷废水的处理
• 1.6 目的意义及研究内容
• 1.6.1 目的及意义
• 1.6.2 研究内容
• 第2章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验原料及药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 混凝实验
• 2.2.2 高温焙烧碱熔法对粉煤灰中Fe、Al溶出效果实验
• 2.2.3 氯化钠高温焙烧法对粉煤灰中Fe、Al溶出效果实验
• 2.2.4 氢氧化钠焙烧法对粉煤灰中Fe、Al溶出效果实验
• 2.2.5 XRF（荧光发射光谱）测试条件及方法
• 2.3 水质分析方法
• 第3章 低碱灰比下粉煤灰基混凝剂的混凝效果
• 3.1 pH值对混凝效果的影响
• 3.1.1 不同pH值下各混凝剂对乳品废水处理效果的比较
• 3.1.2 pH值对混凝效果作用的分析
• 3.2 温度对混凝效果的影响
• 3.2.1 不同温度下各混凝剂对乳品废水处理效果的比较
• 3.2.2 温度对混凝效果作用的分析
• 3.3 混凝剂投加量对混凝效果的影响
• 3.3.1 不同投加量下各混凝剂对乳品废水处理效果的比较
• 3.3.2 投加量对混凝效果作用的分析
• 3.4 PAFS的制备及其对乳品废水的处理效果
• 3.4.1 PAFS的制备
• 3.4.2 PAFS对乳品废水的处理效果
• 3.5 本章小结
• 第4章 粉煤灰基混凝剂的制备
• 4.1 高碳酸钠配比下粉煤灰基混凝剂中铁、铝的溶出效果
• 4.1.1 粉煤灰中铁、铝的溶出机理
• 4.1.2 碱灰比对铁、铝溶出率的影响
• 4.1.3 最佳碱灰比下，烧灰温度、焙烧时间对溶出率的影响
• 4.2 氢氧化钠和氯化钠作为助溶剂的高温焙烧活化法
• 4.2.1 氯化钠和氢氧化钠的活化机理
• 4.2.2 NaCl作为助溶剂的焙烧活化法
• 4.2.3 NaOH作为助溶剂的焙烧活化法
• 4.3 高、低碱灰比下粉煤灰基混凝剂中离子溶出率的比较
• 4.3.1 不同温度下溶出率的比较
• 4.3.2 不同焙烧时间下溶出率的比较
• 4.4 本章小结
• 第5章 高碱灰比下粉煤灰基混凝剂的效果比较及经济分析
• 5.1 不同pH值下的混凝效果比较
• 5.2 不同温度下的混凝效果比较
• 5.3 不同投加量下的混凝效果比较
• 5.4 粉煤灰成分对混凝效果的影响
• 5.5 粉煤灰基混凝剂的经济分析
• 5.5.1 混凝剂制备的成本分析
• 5.5.2 处理污水的成本分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢