导　　师： 彭昌盛

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 中国海洋大学

摘　　要： 染料废水是水处理的难点之一，其特点是：高色度、高COD、低生化性等。染料废水的处理技术主要包括：絮凝沉淀、化学氧化、膜分离、生物法等。但是这些方法都存在些问题如：成本高、效率低、产生有毒副产物、产生剩余污泥等。活性碳吸附法应用较广，但是由于活性炭成本高、再生困难而受到一定的限制。尤其是粉状活性炭应用过程中会造成固液分离困难和难以再生等困难。我国粉煤灰排放量大、利用率低，目前粉煤灰主要应用于水泥和混凝土工业。但是国家对其应用有着严格的标准限制。将粉煤灰作为廉价的吸附材料可以达到以废治废的效果。大量研究发现，粉煤灰对重金属、染料及有机物等都有一定的吸附能力。然而多采用粉状的粉煤灰作为吸附剂，工业应用不方便，颗粒状的粉煤灰吸附材料可以克服此缺点。本论文以粉煤灰为骨料、凹凸棒土为粘结剂、淀粉为造孔剂，机械挤压成型，采用低温煅烧工艺制备得到了一种柱状的粉煤灰颗粒吸附材料（Granularadsorbent based on coal fly ash, GAF）。以GAF对亚甲基蓝（Methylene Blue, MB）的吸附量为指标，采用正交试验法对煅烧温度、升温速率、保温时间、淀粉添加量等实验条件进行优化。将最佳条件下制备的GAF与颗粒活性炭对亚甲基蓝的吸附效果进行对比。并且系统研究了GAF对亚甲基蓝的吸附性能，并对GAF吸附亚甲基蓝的吸附机理进行分析。最后利用电子扫描电镜（SEM）、X-射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外色谱（FT-IR）、比表面积测定仪等技术对GAF进行表征。（1）采用正交试验确定了GAF的最佳制备条件为：煅烧温度600℃，升温速率1℃/min，保温时间1h，淀粉添加量为30%。直观因素分析结果表明：各因素对GAF吸附效果的影响强弱依次为：煅烧温度>淀粉添加量>保温时间>升温速率。最佳条件下制备的GAF的比表面积为70m2/g，对亚甲基蓝的吸附量达180mg/g，散失率为0.48%。（2）与颗粒活性炭（GAC）对亚甲基蓝吸附效果的比较发现，GAF吸附效果与GAC相当；GAF热再生试验表明：GAF的最佳再生温度为600℃，再生四次后GAF的再生效率为92%，再生效果良好。吸附过程中，MB的二聚体与单体的比例逐渐增大，紫外-可见光谱图的峰形逐渐从665nm移至610nm。研究发现，MB二聚体的含量随着pH的增大、温度的升高而增加。（3）采用Langmuir吸附等温方程、Freundlich吸附等温式、Temkin吸附等温式对实验数据进行了拟合，结果表明，GAF对MB的吸附过程符合Langmuir和Temkin吸附等温模型。说明GAF对MB的吸附可能是单层的，且吸附过程中吸附质和吸附剂存在相互作用。采用Lagergren一级速率方程、准二级速率方程、Weber-Morris方程对实验数据进行拟合，结果表明：Weber-Morris方程的拟合效果最好，说明GAF对MB的吸附过程符合颗粒内扩散过程。吸附热力学研究结果表明：GAF对MB的吸附是放热反应，能够自发进行，属于优惠吸附过程。物理吸附起主导作用。3、从SEM图像可以看出，GAF表面存在大量不规则的孔，说明淀粉的造孔效果良好。XRD测试结果表明，经过600℃煅烧后，原料的物相组成并没有发生改变。FT-IR的测试结果可知，GAF对亚甲基蓝的吸附以物理吸附为主。BET测试结果表明，GAF的孔径以介孔为主，再生后平均孔径减小，比表面积增加。

关 键 词： 粉煤灰 颗粒吸附材料 染料废水 动力学 热力学

分 类 号： [X703]

领　　域： [环境科学与工程]