首页 > 环保设备网

复合改性粉煤灰处理含镍电镀废水的研究

来源:环保设备网
时间:2019-11-03 22:49:22
热度:76

复合改性粉煤灰处理含镍电镀废水的研究前言吸附法适用于处理电镀废水中的重金属离子。常用的吸附材料包括硅藻土、活性炭、粉煤灰及各种改性材料等。本文采用H2SO4、黏土及CaCO3对粉煤

前言

吸附法适用于处理电镀废水中的重金属离子。常用的吸附材料包括硅藻土、活性炭、粉煤灰及各种改性材料等。本文采用H2SO4、黏土及CaCO3对粉煤灰进行复合改性,并研究了复合改性粉煤灰对含镍电镀废水处理效果的影响。

1、实验

1.1、实验材料及仪器

实验材料:工业级的黏土:分析纯的CaCO3、H2SO4、Ni(NO3)2•6H2O、Cu(NO3)2•3H2O、Zn(NO3)2•6H2O:粉煤灰,由陕西某发电厂提供。

实验仪器:火焰原子吸收分光光度计,离心机,电热恒温鼓风干燥箱,高温箱式炉。

1.2、改性粉煤灰的制备

酸改性粉煤灰的制备:(1)将一定量的粉煤灰与浓度为2mol/L的H2SO4溶液按1:4的质量体积比进行混合,并在90℃下搅拌2h;(2)静置30min后离心、洗涤;(3)于100℃下过夜干燥、研磨,即可得到酸改性粉煤灰。

复合改性粉煤灰的制备:(1)将黏土、CaCO3和酸改性粉煤灰按一定的质量比混合均匀后,加入一定量的去离子水,并在磁力搅拌器上搅拌30min;(2)离心后于100℃下烘干、研磨;(3)在600℃下焙烧2h,即可得到复合改性粉煤灰。

1.3、吸附实验

(1)取100mL含Ni2+20mg/L的模拟废水于锥形瓶中,并调节pH值;(2)向其中加入1g复合改性粉煤灰;(3)置于水浴锅中,并在一定温度下搅拌一段时间;(4)取样:(5)采用火焰原子吸收分光光度计测定溶液中Ni2+的质量浓度,并计算Ni2+的去除率。

2、结果与讨论

2.1、不同粉煤灰对Ni2+吸附效果的影响

在吸附剂的投加量1g、Ni2+的初始质量浓度20mg/L、废水pH值6、反应温度35℃的条件下,研究了不同粉煤灰对Ni2+去除率的影响,结果如图1所示。
 

由图1可知:粉煤灰经复合改性后,其对Ni2+的吸附性能得到了大幅度的提高。一方面,在酸改性过程中,粉煤灰中的金属氧化物与H2SO4反应生成硫酸盐,使粉煤灰产生混凝性能;另一方面,酸改性使得粉煤灰的比表面积得到改善,更有利于吸附反应的进行。此外,黏土、CaCO3等助剂的添加进一步增加了吸附官能团种类和吸附比表面积。因此,复合改性后的粉煤灰对Ni2+的吸附性能显著提高。

2.2、废水pH值对Ni2+吸附效果的影响

废水pH值影响吸附剂表面电荷及金属离子在废水中的存在形式,进而对吸附过程产生影响。在复合改性粉煤灰的投加量1g、Ni2+的初始质量浓度20mg/L、反应温度35℃的条件下,研究了废水pH值对Ni2+去除率的影响,结果如图2所示。
 

由图2可知:随着反应时间的延长,不同废水pH值条件下的Ni2+去除率呈现出相同的变化趋势。当废水pH值较低时,Ni2+的去除率较低。这可能是因为废水pH值较低时,废水中H+的浓度较高,H+会占据复合改性粉煤灰的部分吸附位点,与Ni2+形成竞争吸附,导致Ni2+的去除效果不佳。随着废水pH值的增大,废水中H+的浓度降低,更多的吸附位点与Ni2+发生作用,使得Ni2+的去除率显著提高。当废水pH值为6时,Ni2+的去除效果最好,Ni2+的去除率可以达到97.68%。

2.3、反应温度对Ni2+吸附效果的影响

在复合改性粉煤灰的投加量1g、Ni2+的初始质量浓度20mg/L、废水pH值6的条件下,研究了反应温度对Ni2+去除率的影响,结果如图3所示

由图3可知:随着反应时间的延长,不同反应温度下的Ni2+去除率的变化趋势基本相近。当反应时间大于120min时,Ni2+的去除率趋于稳定。同时,随着反应温度的升高,Ni2+的去除率呈现出增大的趋势。一方面,反应温度升高能够加快废水中Ni2+的扩散速率:另一方面,反应温度升高也能够改善吸附剂与Ni2+的亲和力,从而提高Ni2+的去除率。

2.4、Cu2+、Zn2+的存在对Ni2+吸附效果的影响

电镀废水中除了含有Ni2+以外,还含有其他金属离子。研究了Cu2+和Zn2+的存在对Ni2+去除率的影响,结果如图4所示。其中:复合改性粉煤灰的投加量为1g,Cu2+、Zn2+及Ni2+的初始质量浓度均为20mg/L,废水pH值为6,反应温度为35℃。

由图4可知:Cu2+和Zn2+的存在对Ni2+的去除效果影响显著。复合改性粉煤灰对Cu2+的吸附速率很快,在吸附反应进行到10min时,Cu2+的去除率基本达到平衡。而复合改性粉煤灰对Zn2+和Ni2+的吸附速率较小,Zn2+和Ni2+的平衡时间基本一致。

3、结语

采用H2SO4、黏土及CaCO3对粉煤灰进行复合改性,并研究了复合改性粉煤灰对含镍电镀废水处理效果的影响。结果表明:复合改性粉煤灰显著提高了Ni2+的去除率。废水pH值和反应温度均会对Ni2+的去除效果产生影响。此外,Cu2+、Zn2+存在时与Ni2+形成了竞争吸附,使得Ni2+的去除率显著降低。复合改性粉煤灰吸附剂对Cu2+、Zn2+及Ni2+的吸附能力顺序为:Cu2+>Zn2+>Ni2+。

作者:李蕊,郭丽敏,王素娥


  使用微信““”
Baidu
map