粉煤灰颗粒对水中三种类型染料的吸附特征研究

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随着社会的发展和人们生活水平的提高,对纺织印染制品的需求越来越大,在质量上和数量上都得到很大提升。纺织品生产过程中有大量的印染废水被排放出,这些印染废水如不经过处理直接排放的水体中,会对环境造成严重危害。火力发电厂产生的粉煤灰排放是我国工业固体废弃物的最大单一污染源,截止2010年,我国粉煤灰实际综合利用率仅为30%,大量的粉煤灰都没有得到有效利用,污染环境。作为一种多孔性固体颗粒废弃物,在众多领域包括建筑、道路、农业、水处理以及化工等领域都有很高的利用价值,由于粉煤灰的多孔性,同时还具有一定的活性,使得在废水吸附领域逐渐得到重视。针对火力发电厂燃煤废弃粉煤灰资源化利用问题,以粉煤灰作为吸附剂研究了粉煤灰对水中不同类型(阴离子型、中性、阳离子型)染料橙黄Ⅱ、中性桃红BL和碱性品红的吸附去除过程,结果表明:粉煤灰对水中三种类型染料的吸附动力学均遵循一级反应动力学模型dC/dt=-k(C-Ce);粉煤灰加量较大时,在相同染料浓度条件下粉煤灰加量对粉煤灰吸附容量、染料去除率的影响较小;粉煤灰对三种类型染料的等温吸附服从Freundlich模型,其中对阳离子型染料橙黄Ⅱ吸附,模型参数a、b变化范围分别为0.480.78mg·g-1、0.230.39,在pH=412范围,粉煤灰吸附水中橙黄Ⅱ的Freundlich模型参数a、b呈较好的线性关系;对中性染料中性桃红BL吸附,模型参数a的变化范围在0.450.53mg·g-1,b的变化范围在0.140.19,当pH在410范围时,参数a和b具有较好的直线关系;对阴离子型染料碱性品红吸附,当pH=2时,粉煤灰对染料的吸附非常微弱,在pH=4、6、10、12时,a与b具有良好的线性关系。温度对三种染料的吸附过程影响存在较大差异。对橙黄Ⅱ染料体系,较低的温度与粉煤灰颗粒较高的吸附容量对应,温度在25℃时已明显构成对吸附的不利影响,与扩散步骤相比染料的吸附是整个过程的关键控制步骤;对于中性桃红BL和碱性品红染料体系,较高的温度与粉煤灰颗粒较高的吸附容量对应,与吸附步骤相比染料的扩散是整个过程的关键控制步骤;在温度升至20℃后,温度继续升高粉煤灰颗粒对中性桃红BL吸附性能增加幅度逐渐减弱,对碱性品红吸附性能则表现出继续升高的规律。随着离子强度的增加,粉煤灰对水中三种染料的吸附性能增加,对于橙黄Ⅱ,在低离子强度范围,Freundlich模型参数a受离子强度影响较大,而参数b受离子强度影响较小,在高离子强度范围,模型参数a受离子强度影响较小,而参数b受离子强度影响较大;对于中性桃红BL,离子强度在00.5mol·L-1范围时,a值的变化较小,离子强度对吸附体系的影响较小,当离子强度在0.51.5mol·L-1范围时,模型参数a值随离子强度增加快速增大,随着a值的增大,b值较为稳定,当离子强度增大到一定浓度时,对吸附体系的影响会逐渐减弱;对于碱性品红,当离子强度从0mol·L-1增大到0.5mol·L-1时,模型参数a值迅速增大,继续增大离子前度,a值开始降低,趋势较为平缓。
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