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染料废水是水体污染的重要来源之一。由于粉煤灰(Fly Ash,FA)含有较多的活性物质,并具有一定吸附能力,常作为吸附剂,被用于处理染料废水,但受其表面致密结构的影响吸附能力较低。针对此,本研究以固废粉煤灰为主要原材料,经酸改性后采用溶液反应法,简单负载少量Zr(Ⅳ)离子制得一种新型的锆负载改性粉煤灰(Zr/MFA)吸附剂,并优化了其制备条件。采用比表面积和孔径分析、SEM联用EDS、XRD、FT-IR和UV-Vis DRS等表征测试手段对FA、MFA和Zr/MFA吸附剂的结构、形貌和成分等分别进行了表征分析。将Zr/MFA吸附剂用于吸附水溶液中的弱酸性艳蓝RAW和弱酸性红GRS,获得优化后的吸附条件,又考察了Zr/MFA吸附剂的再生利用,并探讨其吸附机理,得到了下列结果:(1)Zr/MFA吸附剂制备条件的优化,用2 mol/L的HCl溶液与FA在25℃下反应30 min,然后以Zr(Ⅳ)离子和FA质量比为1:20缓慢滴加Zr(Ⅳ)离子,继续反应20 min后,烘干、研磨并过250目筛即获得Zr/MFA吸附剂。相同吸附条件下,Zr/MFA吸附剂吸附弱酸性艳蓝RAW和弱酸性红GRS的吸附量比FA增大了4.0和8.6倍。通过各种表征分析结果表明,酸改性使FA表面变得更加粗糙、孔隙杂质减少、比表面积增大,孔隙增多,且Zr(Ⅳ)离子就以离子形式负载于MFA上。(2)Zr/MFA吸附剂对弱酸性艳蓝RAW和弱酸性红GRS优化的吸附条件分别是,当Zr/MFA吸附剂投加量为0.10 g,弱酸性艳蓝RAW溶液的pH值为5.0,振荡频率为180 r/min,在25℃下,用Zr/MFA吸附剂吸附染料2 h,吸附量分别可达239.3 mg/g。将0.12 g的Zr/MFA吸附剂在25℃下投入到弱酸性红GRS溶液(pH值是6.0)中,当振荡频率为180 r/min时,振荡吸附时间2 h,Zr/MFA吸附剂对弱酸性红GRS的吸附量为125.5mg/g。(3)吸附动力学研究结果表明,Zr/MFA吸附剂对弱酸性艳蓝RAW和弱酸性红GRS的吸附速率较快,2 h可达到吸附平衡状态,拟二级动力学可很好的描述Zr/MFA吸附剂对弱酸性艳蓝RAW和弱酸性红GRS的吸附过程,吸附速率易受颗粒内扩散影响,但并非唯一控制步骤。(4)通过将Zr/MFA吸附剂吸附弱酸性艳蓝RAW和弱酸性红GRS的吸附等温线分别用Langmuir、Freundlich和D-R等温吸附模型进行线性拟合,结果表明,Zr/MFA吸附剂吸附弱酸性艳蓝RAW和弱酸性红GRS的吸附等温线均符合Langmuir等温吸附模型,25℃下由其计算获得的饱和吸附量分别为285.7 mg/g和185.2 mg/g,Langmuir计算得到的分离因子R_L均在0~1之间,说明吸附反应均易于发生。(5)吸附热力学结果表明,不同温度下Zr/MFA吸附剂对弱酸性艳蓝RAW和弱酸性红GRS的热力学常数△G°和△H°均为负值,表明的吸附均为自发式放热反应,结合计算得到的Zr/MFA吸附剂对两种弱酸性染料的表观活化能Ea、平均吸附自由能E、和Zr/MFA吸附剂吸附两种弱酸性染料前后的FT-IR和UV-Vis DRS分析,吸附主要是物理吸附和化学吸附.(6)Zr/MFA吸附剂的再生研究结果表明,选择蒸馏水为合适的再生剂,当再生时间为2 h,温度为25℃时,吸附弱酸性艳蓝RAW或弱酸性红GRS饱和的Zr/MFA吸附剂至少可分别再生三次和一次。本研究制备的Zr/MFA吸附剂具有制备简单、耗时少、廉价且高效等优点,为粉煤灰基吸附剂的制备和染料废水的处理工作提供了理论依据,有望在粉煤灰和废水处理工作中得到广泛应用。