摘要:用酸(硫酸+鹽酸)和十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)對粉煤灰進行改性，并用改性后的粉煤灰對酸性橙模擬廢水進行脫色處理。通過比較改性粉煤灰對模擬廢水的處理效果，確定較優的改性方法和最佳反應條件。實驗結果表明，在酸性條件下CTMAB改性粉煤灰對模擬廢水的處理效果優于酸改性的粉煤灰。對于50 mL酸性橙模擬廢水，在CTMAB改性粉煤灰的投加量為1．2 g、pH為2、溫度為20～30℃、吸附時間為30 min時，脫色率和COD去除率分別達到90．3%、78．5%。
關鍵詞:改性粉煤灰吸附酸性橙CTMAB
印染廢水是一種成分復雜、有機污染物含量高、色度深、難生物降解的廢水，如果未達標排放，不僅危害人體健康還會對水體、土壤及生態系統產生嚴重的破壞［1］。粉煤灰是火力發電廠排放的固體廢物，是一種多孔性的松散固體集合物，其主要成分是SiO2、Al2O3、Fe2 O3、FeO、CaO、MgO，其中CaO和MgO含量較少，比表面積較大，對染料大分子具有一定的吸附能力［2－3］，且價格低廉，因此在廢水處理方面具有廣闊的應用前景［4］。本文對粉煤灰進行了無機及有機改性研究以提高其吸附性能，并用改性后的粉煤灰對模擬廢水進行了處理，探索出了最佳的改性方法及最優化的處理條件。
1·試驗部分
1．1試驗儀器與藥品
試驗儀器:ES120—4電子天平(沈陽龍騰電子稱量儀器有限公司);7230G可見光分光光度計(上海精密科學儀器有限公司);pHS—25型pH計(上海雷磁儀器廠);78—1型磁力加熱攪拌器(杭州儀表電機廠);202—1型電熱干燥箱(黃驊市航天儀器廠);TGL—160G臺式離心機(上海安亭科學儀器廠)。試驗中用到的藥品有:H2SO4、HCl、K2 Cr2 O7、(NH4)2Fe(SO4)2、AgSO4、HgSO4、十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)，均為分析純。酸性橙染料Ⅱ(工業品)，粉煤灰來自本地電廠。
1．2試驗方案
1．2．1酸改性粉煤灰的制備
將2 mol/L的HCl溶液和2 mol/L的H2SO4溶液按不同體積比(1∶1、1∶1．5、1∶2、1∶2．5、1∶3、1∶3．5、1∶4)混合，然后取一定量的粉煤灰加入已配制的混酸溶液中，室溫下攪拌30 min，過濾烘干，制得混酸改性粉煤灰。
1．2．2 CTMAB改性粉煤灰的制備
配制一系列不同濃度(0．5、1．0、1．5、2．0、2．5 g/L)的CTMAB溶液，取一定量的粉煤灰加入已配制的CTMAB溶液中，30℃下攪拌6 h，過濾烘干，制得CTMAB改性粉煤灰。
1．3分析及計算方法
用分光光度法測定水樣的色度，用重鉻酸鉀法測定水樣的COD。根據處理前后水樣色度及COD的變化計算去除率。
2·實驗結果與討論
2．1粉煤灰改性條件的確定
2．1．1 HCl∶H2 SO4的體積比對粉煤灰改性的影響
取若干份50 mL 200 mg/L的酸性橙模擬廢水放入250 mL錐形瓶中，分別加入1．0 g酸改性后的粉煤灰，磁力攪拌一段時間后離心分離，取其上清液測吸光度。
實驗結果如圖1所示，當HCl∶H2SO4(體積比，后同)=1∶3時色度去除率最大，達到70．1%。粉煤灰經硫酸和鹽酸處理后，其中的鋁、鐵、硅均可被較好地溶出，這部分帶正電荷的離子，不僅能起到中和懸浮膠粒電位的作用，還能與廢水中的有機質形成高分子聚合物。隨著縮聚反應的不斷進行，聚合物的電荷會不斷增加，最終使膠體脫穩凝聚以活性硅酸的形式從粉煤灰中溶出，對混凝過程的助凝起較大的作用。粉煤灰經酸處理后，表面變得粗糙，并產生了空洞，增加了粉煤灰顆粒的比表面積，比表面積越大吸附效果就越好，吸附能力就越強［5］。因此，本實驗選取HCl∶H2SO4=1∶3。
2．1．2 CTMAB濃度對粉煤灰改性的影響
取若干份50 mL 200 mg/L的酸性橙模擬廢水放入250mL錐形瓶中，分別加入1．0 g CTMAB改性的粉煤灰，磁力攪拌一段時間后離心分離，取其上清液測吸光度。
實驗表明，在CTMAB的質量濃度為1．5 g/L時，色度去除效果最佳，色度去除率達到87．5%(圖2)是因為溶液濃度較低時，吸附能力與溶液平衡濃度成正比，隨著濃度的增加吸附能力也增加，當濃度增大到一定值時，達到飽和吸附，吸附量不再隨濃度的增大而增大。所以，改性用CTMAB的最佳質量濃度為1．5 g/L。
2．2改性粉煤灰對酸性橙模擬廢水吸附效果的影響
2．2．1粉煤灰投加量對吸附效果的影響
取若干份50 mL 200 mg/L的酸性橙模擬廢水放入200 mL燒杯中，調節pH=2，然后分別加入不同用量的不同改性劑改性的粉煤灰，室溫下磁力攪拌30 min，然后離心分離，取上清液測其吸光度和COD，實驗結果見圖3、4。
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