粉煤灰对造纸废水中植物多酚有机污染物吸附性能的研究

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造纸工业以其在生产生活中的特殊的作用,在国民经济中占有举足轻重的地位,但同时也必须看到造纸带来的严重的环境问题。植物多酚有机污染物大量存在于造纸废水中,具有一定的毒性,对人体健康产生巨大的威胁,同时对水体的有机物浓度、生化需氧量、色度等也都有一定程度的影响,因此,对植物多酚有机污染物的吸附研究,无论对于造纸工业的可持续发展,对水资源的可持续利用,还是对于水环境保护来说,均具有重大意义。粉煤灰是锅炉燃煤形成的工业固体废弃物。目前,我国每年回收的排灰量己超过1亿吨,大量粉煤灰堆积于灰场,其回收利用率仅为30%左右,一方面占用了大量的土地资源,另一方面,粉煤灰有着特殊的中空多孔结构,极易随风飞扬与被雨水冲刷,严重影响区域空气质量及区域水质参数。因此,本研究将针对当前环保领域粉煤灰回用及造纸废水处理两大难题,选取木素磺酸钙和丹宁酸作为造纸废水中植物多酚有机污染物的典型代表,重点研究植物多酚有机物在粉煤灰上的吸附特性,影响因素及吸附机理。研究首先探讨木素磺酸钙在Shand和Boundary Dam (BD)粉煤灰上的吸附情况,本文开展了大量的实验。结果表明:Shand和BD粉煤灰均对木素磺酸钙表现出较好的吸附效果。木素磺酸钙的去除率随着粉煤灰投加量的增加而升高,其最大值在投加量为20g/L时取得。吸附过程随时间动态变化,并在接触时间为120min时取得最大吸附量。另外,木素磺酸钙在粉煤灰上的吸附可以用二级动力学模型和Freundlich、Langmuir吸附等温模型较好地描述。热力学研究表明:木素磺酸钙在两种粉煤灰上的吸附均是放热型的。木素磺酸钙的去除率在pH2-8范围内随着pH增加而降低,而后随pH增加呈缓慢增加趋势。同时,木素磺酸钙在粉煤灰上的吸附受离子强度的影响,其最大值在NaCl浓度为O.lmol/L时取得。本研究还对粉煤灰进行改性处理,并对改性前后的比表面积、X射线衍射以及傅里叶变换红外光谱进行了测试分析。另外,本文探讨了丹宁酸在改性粉煤灰上的吸附情况,并研究了吸附剂投加量、接触时间、温度和离子强度对吸附过程的影响。当粉煤灰投加量从0到20g/L变化时,丹宁酸的吸附明显增加。该吸附可以较好的用Freundlich和Langmuir吸附等温线模型模拟。吸附大约在90min达到反应平衡,该过程可以用二级动力学模型拟合。丹宁酸的吸附量在200C时高于其他温度。热力学研究表明丹宁酸在改性粉煤灰上的吸附为放热过程,熵呈递减趋势。丹宁酸在粉煤灰上的去除率随着NaCl浓度从0到0.4mol/L范围呈递减趋势。该结果对低成本吸附剂处理复杂废水的应用研究具有重要意义。
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