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本研究以污水处理过程中产生的污泥为主要原料,添加粉煤灰作为辅料来烧制多孔陶粒,并对陶粒进行沸石化处理,再用于处理含重金属元素的污水,从而达到“以废治废”的目的。主要研究结果如下:(1)对制备陶粒所采用的污泥等原料进行了化学成份分析、TG-DTA、XRD分析。以吸水率、气孔率和体积密度为衡量标准,筛选出制备陶粒的最佳原料配比为:污泥:粉煤灰:长石:煤粉=5:3:1:1,优化的工艺条件为:预热温度550℃,预热时间20min,烧结温度1050℃,保温时间60min,升温速率9℃/min。最佳条件下陶粒的吸水率为85.43%,气孔率为89.26%,体积密度为0.642g/cm3。(2)在上述研究基础上,通过碱水热反应对陶粒进行了沸石化处理,从而进一步优化了孔结构,提高了吸附性能。在陶粒烧结过程中,理论上高温相变可以显著提高反应活性,这是合成沸石陶粒的基础。通过碱浓度、水热温度等对合成沸石陶粒条件的改变,对合成沸石陶粒通过SEM进行形貌分析,确定反应条件为:碱浓度3~4 mol,反应温度160℃。XRD、SEM、FTIR等分析表明在陶粒中形成了沸石结构,复合孔结构使比表面积显著增加。(3)通过重金属浸出毒性检测实验发现,陶粒和沸石化陶粒的浸出液中各种重金属元素的浓度均大大低于国家规定的浸出液最高允许浓度。针对焦作市污水厂含有(钡(Ba)、钴(Co)、镍(Ni)、硒(Se)、锶(Sr)、铜(Cu)、锰(Mn))等重金属元素污水进行了吸附处理实验研究,结果显示去除率都在99%以上,因此本研究研发的沸石化陶粒处理重金属污水是安全有效的。(4)研究了吸附时间、溶液pH、吸附剂投入量、镍离子初始浓度对含镍离子污水去除率的影响。结果表明:在0~2h内,镍离子吸附速率迅速升高,在2h时去除率达87.12%,随着吸附时间的增加,吸附速率有所减慢并呈稳定状态;镍离子去除率会随镍离子初始浓度的增加而降低,当初始浓度小于300mg/L时,去除率基本上能达到100%;当溶液pH为4-10时,沸石陶粒的镍吸附能力较强;沸石陶粒投入量从0.1 g/L增加至3 g/L时,镍吸附量逐渐从18.4 mg/g减低至3.3mg/g。投加量为2g/L时去除率已接近100%。