一種混合改性粉煤灰吸附劑及其應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及重金屬廢水處理技術領域，尤其涉及利用固體廢棄物粉煤灰制備吸附處理劑去除電鍍廢水中的鎳離子，具有良好的處理效果，且能夠達到以廢治廢的目的。
【背景技術】
[0002]重金屬污染具有長期性、累積性、潛伏性和不可逆性等特點，危害大、治理成本高。電鍍行業(yè)是一個重污染性行業(yè)，其中鍍鎳加工量在整個電鍍行業(yè)中居第二位，在化學鍍鎳過程中，常會產生大量的含鎳廢水。鎳作為一種典型的重金屬，它在環(huán)境中的累積和迀移轉化不但會對動物、植物的生長和發(fā)育產生危害，甚至會影響到人類的健康，《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》明確規(guī)定鎳作為重點重金屬污染物，需嚴加控制排放量?！峨婂兾廴疚锱欧艠藴省?21900 -2008)中也明確規(guī)定，自2010年7月I日起，所有電鍍企業(yè)廢水中總鎳的排放限值為0.5mg/L，在生態(tài)脆弱、環(huán)境敏感區(qū)域(如環(huán)太湖地區(qū))，總鎳的排放限值為
0.lmg/L，這就為含鎳電鍍廢水的處理提出了更高的要求。
[0003]含鎳電鍍廢水的吸附處理是一種簡單、有效、成本較低、工藝較簡單的方法，吸附方法能否成功運用的關鍵在于吸附材料，一種好的吸附材料需要具有吸附容量大、吸附時間段、易于獲取或制備、成本低廉且能夠重復利用等優(yōu)點。
[0004]粉煤灰是我國主要的一種工業(yè)固體廢物，其來源廣泛，成本低廉，常被二次利用，其中作為吸附劑是粉煤灰很重要的一種用途，但是未經過改性粉煤灰的吸附能力一般較低。改性處理能大大提高粉煤灰的吸附性能，能有效吸附水溶液中的重金屬離子。今年來已有學者在改性粉煤灰處理重金屬廢水領域申請了相關專利，如馮愛玲等人發(fā)明了利用改性粉煤灰循環(huán)處理重金屬離子廢水的方法(公布號CN 103880113 A)，羅雋等人發(fā)明了一種銅吸附粉煤灰陶粒的用途(公布號CN 103848495 A)，舒穎等人發(fā)明了一種有效處理重金屬廢水的改性粉煤灰的制備方法(公布號CN 103263891 A)，這些發(fā)明所述的改性粉煤灰材料雖然對重金屬具有一定的處理能力，但是對于實際工業(yè)廢水，特別是含鎳電鍍廢水的處理卻未見提及，而且，某些發(fā)明所述改性粉煤灰制備過程較為復雜，所用原料成本較高，其實際應用具有一定局限性。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種混合改性粉煤灰吸附劑及其應用，所述吸附劑制備簡單，成本低廉，可用于去除實際電鍍廢水中低濃度的鎳離子，去除效果較好，能滿足國家相關標準。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:一種混合改性粉煤灰吸附劑，所述混合改性粉煤灰吸附劑通過以下方法制備得到:
(O混合:將粉煤灰、粘土、生石灰、蛭石、珍珠巖分別磨細并過100目篩，按照質量比85:5:4:3:3混合均勻，然后加水調配，得到含水混合料；含水混合料中，水的質量配比為30%~35%，； (2)制塊:將含水混合料利用切刀切成片塊狀，片塊厚度為3mm~6mm，在20°C~25°C下風干24h，得到風干的混合粉煤灰塊；
(3)燒制:將風干的混合粉煤灰塊在升溫至800°C，升溫時間為60min;然后在800°C下燒制45min，燒制結束后自然冷卻降溫，得到混合改性粉煤灰塊；
(4)破碎:將冷卻后得到的混合改性粉煤灰塊利用機械研磨機磨細，過100目篩，過篩后的細微顆粒為混合改性粉煤灰吸附劑。
[0007]所述的混合改性粉煤灰吸附劑的應用為，將所述混合改性粉煤灰吸附劑應用于去除電鍍廢水中的鎳。具體為:將混合改性粉煤灰吸附劑按照投加量為2~4g/L加入到電鍍廢水中，震蕩30min。
[0008]本發(fā)明的有益效果在于:
(1)粉煤灰為固體廢棄物，利用它為主要原料制備本發(fā)明所述的吸附劑達到了以廢治廢的目的；
(2)粘土、生石灰、珍珠巖、蛭石均為常見天然礦物，且來源廣泛，價格便宜，有效降低了本發(fā)明所述吸附劑的原料成本；
(3)本發(fā)明所述的混合、制塊、燒制、破碎步驟簡單，燒制時間僅為45min，有效降低了制備過程成本；
(4)本發(fā)明所述的混合改性粉煤灰吸附劑對實際電鍍廢水中低濃度的鎳離子具有良好的去除效果，且吸附速率快，剩余鎳離子能滿足《電鍍污染物排放標準》(21900 -2008)中表2規(guī)定的總鎳排放限值要求，并且吸附劑投放量較低，操作簡單易行。
[0009](5)本發(fā)明一種利用混合改性粉煤灰吸附劑去除電鍍廢水中低濃度鎳的方法簡單易行、成本耗費低、去除效果好，具有較好的應用價值。
【附圖說明】
[0010]附圖1是本發(fā)明的的技術流程圖；
附圖2為粉煤灰混合樣品(a)、混合改性粉煤灰(b)的掃描電鏡圖；
附圖3為粉煤灰混合樣品(a)、混合改性粉煤灰(b)和混合改性粉煤灰吸附鎳離子后(c)的傅里葉變換紅外光譜圖(160(^4000^1)；
附圖4為投加量為2g/L，鎳離子濃度為9.16mg/L時，鎳離子的去除率隨時間的變化趨勢；
附圖5為投加量為4g/L，鎳離子濃度為19.lmg/L時，鎳離子的去除率隨時間的變化趨勢。
【具體實施方式】
[0011]本發(fā)明提供一種混合改性粉煤灰吸附劑，可用于去除實際電鍍廢水中低濃度的鎳離子，去除效果較好，能滿足國家相關標準。如圖1所示，該吸附劑通過以下步驟制備得到:
(I)混合:將粉煤灰、粘土、生石灰、蛭石、珍珠巖分別磨細并過100目篩，按照質量分數(shù)為85%、5%、4%、3%、3%混合均勻，然后加水調配得到含水混合料；含水混合料中，水的質量配比為30°/『35%，其中，粉煤灰為固體廢棄物，利用它為主要原料制備本發(fā)明所述的吸附劑達到了以廢治廢的目的；而粘土、生石灰、珍珠巖、蛭石均為常見天然礦物，且來源廣泛，價格便宜，有效降低了本發(fā)明所述吸附劑的原料成本；在改性過程中，粘土起膠黏作用，生石灰、蛭石和珍珠巖用起造孔作用。
[0012](2 )制塊:將含水混合料利用切刀切成片塊狀，片塊厚度為3mm~6mm，在20°C -25°C下風干24h，得到風干的混合粉煤灰塊；
(3)燒制:將風干的混合粉煤灰塊在升溫至800°C，升溫時間為60min ;然后在800°C下燒制45min，燒制結束后自然冷卻降溫，得到混合改性粉煤灰塊；燒制過程使得混合改性粉煤灰的粗糙度和表面積增加，并且產生了一些新的吸附官能團；粉煤灰混合樣品(a)、混合改性粉煤灰(b)的掃描電鏡圖如附圖2所示，由圖可知，在500倍下觀察粉煤灰混合物，其中的微顆粒粒徑大小不一，呈球狀的粉煤灰顆粒及其他大顆粒形狀規(guī)則，表面平滑，燒制后粉煤灰顆粒和大顆粒表面略顯粗糙，而且細碎顆粒增多，在1000倍下觀察燒制后的粉煤灰顆粒，發(fā)現(xiàn)其表面發(fā)生破碎，內部有較多粗糙而細小顆粒，其他大顆粒表面也有塌陷痕跡，顯得較為粗糙，而這種情況在燒制之前的樣品中基本未觀察到，放大2000倍后，燒制后的樣品中大顆粒表面的破碎、凹凸和粗糙感尤為明顯，這都說明經過高溫燒制以后，混合樣品的表面積明顯增加；粉煤灰混合樣品(a)、混合改性粉煤灰(b)和混合改性粉煤灰吸附鎳離子后(c)的傅里葉變換紅外光譜圖(160(^