粉煤灰与生活污泥混合制备吸附剂对Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的试验研究

以粉煤灰和生活污泥为原料,经过物理活化、物理-化学活化制备了改性污泥吸附剂,通过比表面积测定仪(BET)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和Zeta电位仪等设备研究了污泥吸附剂的性质,分析了改性污泥吸附剂对Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的去除效果和吸附机理。结果表明,原污泥吸附剂(RSA)结构致密,BET比表面积为12.604 m^(2)/g,改性污泥吸附剂(MSA)表面粗糙,孔洞明显变大,BET比表面积为52.573 m^(2)/g。RSA和MSA吸附Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)在360 min后基本达到平衡。MSA对Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的去除率较RSA分别增大了30.83%和61.81%。随着pH值(2≤pH≤6)增大,RSA对Cu(Ⅱ)的去除率从16.83%上升到74.32%,对Cd(Ⅱ)的去除率从3.17%上升到36.33%;MSA对Cu(Ⅱ)的去除率从51.50%上升到95.77%,对Cd(Ⅱ)的去除率从25.00%上升到48.17%。MSA对Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的吸附容量分别从298 K时的7.230 mg/g和15.480 mg/g增加到318 K时的9.540 mg/g和16.206 mg/g。MSA对Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)最大理论吸附量分别为18.69 mg/g和20.92 mg/g,Langmuir吸附等温模型R 2分别为0.9965和0.9980,准二级动力学模型R 2均为0.99以上,表明MSA对Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的吸附过程以羟基和羧基反应的化学作用为主,单分子层吸附的物理作用为辅。MSA吸附Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)是一个吸热过程,且吸附Cu(Ⅱ)是自发的。因此,改性污泥可以作为一种潜在的吸附材料处理含重金属的废水。

粉煤灰衍生水合硅酸钙PEI改性及吸附去除Cu(Ⅱ)与催化降解有机污染物

随着工业的快速发展,相关制造领域排放的污水重金属铜离子污染愈发严重。与此同时,催化领域对铜金属资源的需求却不断增加。本研究利用粉煤灰和改性剂聚乙烯亚胺(PEI)制备了低成本改性水合硅酸钙(PCSH),用于吸附水溶液中的铜离子(Cu(Ⅱ)),并进一步碱处理固定于表面的Cu(Ⅱ),形成铜基活性材料用于有机污染物的催化降解。相比于未改性的样品(CSH),PCSH对Cu(Ⅱ)的饱和吸附容量提高100%,高达588 mg/g。研究发现,这主要是因为添加PEI有利于形成较大的比表面积、优良的孔隙结构以及Cu(Ⅱ)与-NH_(2)之间的强络合。从PCSH获得的铜基催化剂呈现纺锤形多孔形貌,作为催化剂分别用于活化过氧硫酸氢钾(PMS)氧化降解罗丹明B(RhB)和活化硼氢化钠(NaBH4)还原降解4-硝基苯酚(4-NP),速率常数达到0.7135/min(pH(7.0±0.3);[RhB]=20 mg/L;[PMS]=0.12 g/L;[催化剂]=0.8 g/L)和11.47×10^(-3)/s(pH(11.0±0.3);[4-NP]=10^(-4)mol/L;[NaBH4]=5×10^(-3)mol/L;[催化剂]=0.167 g/L),是CSH催化剂体系的20和19倍。本工作利用固体废弃物粉煤灰实现了水溶液中铜元素的再利用,为水中污染物的有效处理和利用提供了新启示。

Ⅱ级粉煤灰掺量对混凝土放热性能和抗压强度影响的试验研究

通过室内试验研究C30和C60两种混凝土的热峰时间、温峰时间、热峰值和最大温升随Ⅱ级粉煤灰掺量的变化规律。结果表明:两种混凝土的温峰时间均随粉煤灰掺量增加而呈延迟趋势,最大温升均随粉煤灰掺量增加而呈降低趋势,粉煤灰对C30混凝土的温升降低效应要强于C60;粉煤灰掺量对混凝土的抗压强度尤其是早期强度有较大影响,在粉煤灰掺量<40%时,混凝土的后期强度降低较小。此外,从理论上探讨了Ⅱ级粉煤灰对混凝土放热性能及强度的影响机理。

Ⅱ级粉煤灰对混凝土早期抗裂性能影响的实验研究

利用环形约束收缩实验装置测量了不同粉煤灰掺量混凝土的早期约束收缩,结合水泥—粉煤灰体系水化热的测定,研究了Ⅱ级粉煤灰对混凝土早期抗裂性能的影响,从粉煤灰对水泥—粉煤灰体系水化的延缓作用和对水泥石的微集料约束效应方面探讨了粉煤灰改善混凝土早期抗裂性能的机理。实验结果表明:Ⅱ级粉煤灰的掺量不大于50%时,随着掺量的增加,水泥-粉煤灰体系水化放热总量减少,水化温峰降低,水化温峰出现时间滞后;配合比及其他参数固定,粉煤灰掺量不超过30%时,粉煤灰掺量高的混凝土约束收缩小,混凝土的抗裂性能得到明显改善。

Ⅱ级粉煤灰改善混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的研究

配制甘肃黑河西流水水电站大坝面板高性能混凝土,拟采用永昌电厂生产的Ⅱ级粉煤灰作掺合料。对掺此粉煤灰的水泥基胶凝材料进行了抗硫酸盐化学侵蚀的试验研究。实验结果表明,掺粉煤灰试件其抗侵能力优于不掺粉煤灰试件,在本次实验其抗侵能力提高2倍以上。粉煤灰生成有利于抗硫酸盐侵蚀的低Ca/Si比CSH。试件对SO42-的吸收与试件自身CaO析出量同浸泡时间有良好的相关性。

掺Ⅱ级粉煤灰高性能混凝土在短龄期养护条件下的抗侵蚀性能初讨

按高性能混凝土配比方法配制不同掺量的Ⅱ级粉煤灰胶砂试件,分别与普通水泥胶砂试件和高抗硫酸盐水泥胶砂试件进行抗硫酸盐侵蚀的对比试验。试验结果发现,在短龄期养护条件下,经过高浓度硫酸盐溶液的侵蚀浸泡,不掺粉煤灰的普通胶砂试件和高抗硫水泥胶砂试件的抗蚀系数随侵蚀浸泡时间下降很快,在较短时间内就丧失了抗蚀能力;而掺有Ⅱ级粉煤灰的胶砂试件则维持较高的抗蚀系数,特别当Ⅱ级粉煤灰掺量达到60%时,其抵抗高浓度侵蚀溶液侵蚀的效果显著。

粉煤灰吸附处理铜冶炼废水中Cu(Ⅱ)的试验研究

以粉煤灰为吸附剂对含Cu(Ⅱ)的铜冶炼废水进行处理。实验结果表明,在不调节铜冶炼废水pH值的条件下,粉煤灰用量0.03g/ml,作用时间30min,温度25℃,Cu(Ⅱ)的去除率达97.08%,处理后的水符合GB8978-1996污水综合排放标准中的一级标准,达到以废治废的目的。

粉煤灰合成介孔分子筛SBA-15对Pb(Ⅱ)离子的吸附

以粉煤灰为原料,采用碱熔融-水热法,在强酸性介质下,以EO20PO70EO20(P123)为模板剂,制备高度有序的二维六方介孔分子筛SBA-15;采用3-氯丙胺盐酸盐(CPA)对分子筛SBA-15进行化学改性,获得氨基改性有序介孔分子筛SBA-15,记作NH2-SBA-15;最后,以含Pb2+重金属废水为目标污染物,采用静态吸附实验方法,研究NH2-SBA-15介孔分子筛的吸附性能及影响因素。研究结果表明:在本实验范围内,随着吸附时间、吸附剂用量和吸附温度的增加,Pb2+的去除率不断增大;Pb2+的吸附过程符合二级动力学模型;吸附等温线更加符合Langmuir等温线模型,在35℃时,饱和吸附量(Qm)可达116 mg/g。

粉煤灰/二氧化锰复合材料对Pb(Ⅱ)的吸附性能

利用多孔粉煤灰(CFA)为载体制备粉煤灰/二氧化锰(CFA@MnO2)复合材料,用以吸附废水中Pb(Ⅱ)。静态吸附试验结果表明:负载MnO2后,粉煤灰对Pb(Ⅱ)吸附效果显著提高。CFA@MnO2对Pb(Ⅱ)吸附动力学符合准二级动力学模型,等温吸附过程符合Langmuir单层吸附模型,最大吸附量为89.28 mg/g。热力学参数ΔH0为18.916 kJ/mol,且ΔG0<0,表明吸附过程是吸热的且自发进行。

热改性粉煤灰对水中Cu(Ⅱ)的吸附研究

对粉煤灰进行热改性,用于吸附水中Cu(Ⅱ)。结果表明,改性后的粉煤灰对水中Cu(Ⅱ)的吸附性能提高。吸附动力学符合拟二级动力学模型,吸附过程受外扩散和颗粒内扩散共同控制。吸附等温线能很好地用Freundlich模型拟合,293~313 K下,MFA对Cu(Ⅱ)的最大理论吸附量为21.55~42.55 mg/g。热力学研究表明,Cu(Ⅱ)的吸附是自发的吸热反应,吸附方式为物理化学吸附。

掺Ⅱ级粉煤灰混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能研究

对掺Ⅱ级粉煤灰的混凝土，改变其水胶比和粉煤灰掺量，进行抗硫酸盐侵蚀试验，结果表明：水灰比为0．40的普通混凝土，无法抵抗硫酸根离子浓度2500-20250mg／L硫酸盐溶液侵蚀，其水泥石孔隙中侵蚀产物以石膏为主，侵蚀现象主要发生在试件的表层，具体形态表现为试件表层逐渐疏松、剥落。水胶比为0．40以下、粉煤灰掺量30％及其以上的混凝土能够抵抗硫酸根离子浓度为20250mg／L的硫酸盐侵蚀。

掺Ⅱ级粉煤灰高性能混凝土抗冻性试验研究

以Ⅱ级粉煤灰作为超细掺合料掺入到混凝土中,研究在不同水胶比、不同掺量情况下混凝土的抗冻性能。通过试验研究发现:在水胶比0.35以上时,当混凝土中不掺加引气剂,掺粉煤灰的混凝土均不能抵抗200次的冻融循环作用;当水胶比低于0.30及其以下时,粉煤灰掺量在30%以下,混凝土具有良好的抗冻性能,可抵抗200次的冻融循环作用。当混凝土中掺加引气剂,水胶比在0.40及其以下,粉煤灰掺量在50%以下时,混凝土具有良好的抗冻性能,可抵抗200次的冻融循环作用。

粉煤灰改性及其吸附废水中Pb(Ⅱ)的研究

采用高温焙烧法制备改性粉煤灰(MFA),考察了改性粉煤灰投加量、初始pH、吸附时间对水中Pb(Ⅱ)吸附效果的影响,通过吸附动力学方程和吸附等温线方程对吸附机理进行了分析。结果表明,在温度30℃,初始Pb(Ⅱ)浓度40 mg/L,MFA投加量2 g/L,pH为5.5,吸附时间为30 min时,Pb(Ⅱ)的吸附率达到97.97%,水中残留的Pb(Ⅱ)浓度低于1.0 mg/L,满足排放标准的要求。吸附动力学符合拟二级动力学方程,吸附等温线符合Freundlich方程,吸附机制为化学吸附。

Ⅱ级粉煤灰掺量对胶砂放热及力学影响规律

粉煤灰作为混凝土中常用的外掺料使用广泛。设计了不同Ⅱ级粉煤灰掺量下胶砂的放热量和力学性能试验方案,通过直接法和间接法对比测定了不同时期的胶砂放热量,并测定了相应的胶砂抗压强度和抗折强度,获得了相应的Ⅱ级粉煤灰掺量—胶砂放热—胶砂强度之间的关系规律。常态的大体积混凝土,建议粉煤灰掺量30%~50%之间,其能够很好地降低放热量,同时又能保证较高的强度;水电站中大体积碾压混凝土,鉴于90d胶砂强度依然能够达到较高的值,建议根据实际条件采用不低于65%的粉煤灰掺量。

高性能混凝土各组成材料的选择及试验研究

在分析高性能混凝土对各组成材料的特殊要求的基础上 ,以强度等级42.5的硅酸盐水泥、粒径5～20mm石灰石碎石、NNO型萘系减水剂及矿物掺合料(Ⅱ级粉煤灰和磨细矿渣)为原材料 ,可配制出具有良好坍落度的C70、C80高性能混凝土 ,而水泥用量仅450kg/m3。

粉煤灰粘土粉质粘土膨润土对镍离子吸附试验研究

研究了粉煤灰 、粘土、粉质粘土和膨润土从溶液中去除有毒金属镍离子的吸附过程。动态试验显示吸附过程是快速的。吸附试验结果表明,粉煤灰、膨润土对镍离子的吸附能力远大于粘土和粉质粘土,且粉煤灰大于膨润土。平衡吸附模型充分说明在高浓度下,镍离子在粉煤灰 、粘土、粉质粘土及膨润土上的吸附最符合 Langmuir 等温线, 在粘土和粉质粘土上的吸附也可用线性和 Freundlich 等温线来表示。试验结果还表明:随着吸附剂中镍离子含量的增加,粉煤灰等吸附剂对镍离子吸附的百分数均呈减小的趋势。

C_(40)免振捣混凝土研究

研究采用二级粉煤灰和非增粘型复合外加剂配制出了C免振捣混凝土，大大降低了免振捣混凝土的成本。讨论了C免振捣混凝土的强度影响因素，提出了整体级配的概念。

铅离子吸附材料试验研究

研究了粉煤灰、粘土、膨润土等从溶液中去除有毒金属铅离子的吸附过程．动态试验显示，粉煤灰、膨润土对铅离子的吸附达到平衡状态的时间为24～72h，粘土为144h．吸附试验结果表明，粉煤灰、膨润土对铅离子的吸附能力远大于粘土、粉质粘土，且粉煤灰和膨润土相当，平衡吸附模型充分说明在高质量浓度下，铅离子在粘土、粉质粘土、粉煤灰、膨润土上的吸附最符合Langmuir等温线．试验结果还表明，随着吸附剂中铅离子质量浓度的增加，粉煤灰等吸附剂对铅离子吸附的百分率均呈减小的趋势。

累托石-粉煤灰颗粒吸附剂的制备及除铜性能

研究了累托石-粉煤灰颗粒吸附剂制备工艺条件及其去除铜冶炼废水中Cu(Ⅱ)的条件。实验结果表明:累托石与粉煤灰的比例为7∶3,另加入15%的添加剂(St)和50%的水,焙烧温度为500℃时,制成的颗粒吸附剂不仅吸附效果最佳,而且其散失率较低。在不调节铜冶炼工业废水pH值的条件下,颗粒吸附剂用量为0·01g/mL,作用时间为60min,温度为25℃(常温)时,Cu(Ⅱ)的去除率达99·5%,处理后的水符合国家污水综合排放标准(GB8978-1996)一级标准。