HDTMAB改性粉煤灰对水体中磷的吸附特性

制备了十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)改性粉煤灰,研究了该改性粉煤灰对水体中磷的吸附特性,结果表明:①当HDTMAB负载量为10%时,改性粉煤灰吸附磷酸盐的效果最佳;②改性粉煤灰对磷酸盐的吸附速度很快,20min可达吸附平衡;③改性粉煤灰对磷酸盐的吸附行为能较好地符合Langmuir等温吸附模型和Freundlich等温吸附模型,但在Freundlich模式下表现为两个线性区;④pH对改性粉煤灰吸附磷酸盐的性能有显著影响,随着pH的升高对磷酸盐的吸附能力逐渐增加。

改性粉煤灰与次氯酸钠联合处理煤制甲醇废水研究

研究旨在探索改性粉煤灰与次氯酸钠联合处理煤制甲醇废水的可行性,以期实现废水中高浓度化学需氧量(COD)和氨氮的有效去除。通过一系列实验,考察了搅拌时间、废水pH值、粉煤灰投加量以及次氯酸钠投加量对处理效果的影响,并确定了最佳处理条件。实验结果表明,当搅拌时间为20min、废水pH值为8.1(原水)、粉煤灰投加量为70g、次氯酸钠投加量为3g时,COD和氨氮的去除率分别达到了78%和51%。此外,研究还初步探讨了改性粉煤灰的吸附机理和次氯酸钠的氧化机理,为该方法在实际废水处理中的应用提供了理论支持。研究不仅有助于解决煤制甲醇废水处理难题,还能实现粉煤灰的资源化利用,具有重要的环境效益和经济效益。

粉煤灰镧改性吸附水中磷的性能研究

将粉煤灰与碳酸钾混合后焙烧,再浸渍硝酸镧,制备出镧改性粉煤灰(La-FA)。通过多种手段对La-FA进行了表征,并研究了其对含磷废水的吸附性能。结果表明:La-FA表面形成许多孔隙,具有更多吸附位点和羟基官能团,硅和铝含量的增加。La-FA零点电位的pH值为5.8。当水中磷的质量浓度为30 mg/L、温度为20℃、pH为4.1时,投加2 g/L的La-FA且吸附时间为20 min时,磷去除率可达98%,吸附量为24.13 mg/g。La-FA对磷的吸附过程可分为三个阶段,符合Langmuir等温吸附模型和拟二级吸附动力学模型。吸附过程是自发进行的,且为吸热反应,吸附机理为离子交换。

氧化镁改性粉煤灰基地聚物用作亚甲基蓝吸附剂的影响研究

以粉煤灰为原材料,氢氧化钠和水玻璃为激发剂,采用悬浮固化法制备粉煤灰基地聚物(F-GP),同时用氧化镁进行改性,制备氧化镁改性粉煤灰基地聚物(M-GP)。研究其对染料亚甲基蓝(MB)的吸附作用,同时研究了吸附时间、MB溶液初始浓度、吸附剂用量和MB溶液p H值对地聚物吸附MB能力的影响,此外,还考虑了M-GP的可回收性及其染料固定效率。结果表明,M-GP相较于F-GP具有更大的孔径、比表面积以及更好的吸附效果,在最优条件下(m=0.30 g、pH=7、C_(0)=2.5 mg/L、V=50 m L、t=12 h),对MB的去除率达93%,吸附过程遵循Langmuir吸附模型和准二级动力学模型。

粉煤灰复合SBS改性沥青流变性能试验研究

为了研究温度和老化作用对粉煤灰/SBS复合改性沥青流变性能的影响,制备了3种类型的改性沥青样品:粉煤灰改性沥青,SBS改性沥青和粉煤灰/SBS复合改性沥青。通过系统的室内试验,详细评估了不同温度条件和老化程度对不同改性沥青的流变性能和疲劳性能的影响。试验结果表明,沥青的复数模量随着加载频率的增加而显著增加。此外,未老化沥青和短期老化沥青在储能模量和损耗模量方面对温度的敏感性最低。然而,当沥青经过长期老化之后,10%粉煤灰改性沥青的性能更易受温度变化的影响。进一步分析显示,与基质沥青相比,10%粉煤灰/2%SBS复合改性沥青在不同温度条件下的疲劳寿命显著提高。在10,20,30℃条件下,疲劳寿命分别提高了60.14%,43.39%,48.93%。这些结果表明,粉煤灰/SBS复合改性沥青在低温条件下表现出优良的抗变形能力和抗疲劳性能。综合考虑,粉煤灰/SBS复合改性沥青不仅在提高沥青性能方面显示出显著优势,还在延长道路使用寿命和提高道路安全性方面具有重要潜力。其具有良好的低温抗变形能力、抗疲劳性能,在中国公路的建设与养护中有广泛的应用前景。

改性粉煤灰净化酸性矿山废水污染机理研究

煤矸石堆存过程中产生的酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)对周边水环境具有严重污染风险。基于“以废治废”理念,选择煤炭燃烧产生的粉煤灰开展了去除AMD中污染物的研究。针对粉煤灰原灰处理效果不佳的现状,对比了不同改性条件下的粉煤灰对AMD中污染物的去除效果,筛选出了去除效果最佳的粉煤灰改性材料,并从微观层面解析了粉煤灰改性材料去除污染物过程中的作用机理。结果显示:经Ca(OH)_(2)助熔焙烧改性粉煤灰处理后,模拟AMD废水中的Fe、Mn含量由100mg/L降至低于1 mg/L,污染物去除率达99%。Ca(OH)_(2)助熔焙烧改性粉煤灰对Fe、Mn的吸附过程主要为单层化学吸附,在0~2 h内吸附接近平衡。此外,Ca(OH)_(2)助熔焙烧改性增加了粉煤灰表面粗糙度和孔隙数量,并在表面形成六面体晶相结构。同时,Ca(OH)_(2)助熔焙烧改性过程活化了粉煤灰颗粒表面Si和Al元素,提高了其Zeta电位,减少了游离羟基,增加了固定羟基,从而增强了其对污染物的吸附能力。Ca(OH)_(2)助熔焙烧改性显著提高了粉煤灰对AMD中污染物的去除率,为粉煤灰治理AMD提供了材料与方法依据。

改性粉煤灰制备及对刚果红吸附性能的综合实验设计

设计了改性粉煤灰用于吸附废水中刚果红的本科教学实验。以氢氧化剂为活化剂,通过焙烧-水热法对粉煤灰进行改性。采用红外光谱对改性前后的煤粉灰结构进行了表征,并研究了改性后的粉煤灰对废水中刚果红的吸附性能。不仅解决了固废问题,又能缓解水环境污染问题。通过本实验可以提高学生的实验操作和科研思维能力,培养学生的综合实践能力、绿色环保意识和节能减排发展观,为学生进一步开展科学研究奠定坚实的基础。

活性炭协同酸/碱改性粉煤灰对亚甲基蓝的吸附研究

以粉煤灰、活性炭为原材料,以氢氧化钠、氢氧化钾、磷酸、盐酸溶液分别为激发剂,利用悬浮固化法按照设计配比[m(活性炭)∶m(粉煤灰)∶m(激发剂)∶m(H_(2)O)=3∶7∶6∶14]制备得改性粉煤灰微球。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、N_(2)吸附-脱附分析、紫外-可见分光光度计对微球进行表征,探究质量、浓度、温度、时间等因素对微球吸附染料废水中亚甲基蓝(MB)的影响。结果表明:微球具有较好的孔径、比表面积及吸附效果,其中C-NaOH-FM、C-KOH-FM、C-HCl-FM 3类微球较C-H_(3)PO_(4)-FM微球表现出更优异的吸附性能,C-HCl-FM微球在55℃时对MB去除率达到100%;C-KOH-FM、C-HCl-FM微球在m=0.10 g、ρ_(0)=10 mg/L、T=25℃条件下,吸附过程遵循准二级动力学方程,平衡吸附量分别为8.93、9.07 mg/g,对MB的去除率分别为90.05%、95.36%。

铁锰二元氧化物改性粉煤灰对地下水中砷的吸附特性

在我国内陆盆地和河流三角洲广泛分布着高砷地下水,吸附法作为一种简单而高效的除砷方法得到广泛的应用,但大多数吸附材料对As(Ⅲ)的吸附能力弱于As(Ⅴ),因此开发具有氧化和吸附耦合作用的高效吸附剂具有积极意义。采用共沉淀法制备铁锰二元氧化物改性粉煤灰(FMFA),探究其对As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的吸附性能及吸附机理;通过批实验探究FMFA对溶液中As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的吸附性能,采用XRD、SEM、BET等表征分析其表面形貌和结构,利用XPS和FT-IR分析吸附前后FMFA表面元素和官能团变化。结果表明:铁、锰氧化物均以不定形相负载于粉煤灰表面,极大地提高了FMFA的比表面积(可达166.77 m^(2)/g),为As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的吸附提供了更多的活性位点;FMFA在中性条件下对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的理论最大吸附容量分别为68.19 mg/g和24.42 mg/g,As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的吸附等温线模型均符合Freundlich模型,As(Ⅴ)的吸附过程遵循准二级动力学模型,As(Ⅲ)的吸附过程更符合Elovich模型;在溶液初始pH=5~9范围内FMFA的稳定性较好,初始pH>9的碱性环境不利于As(Ⅴ)/As(Ⅲ)的吸附;水中常见共存含氧阴离子对As(Ⅲ)/As(Ⅴ)竞争吸附影响大小的顺序为PO_(4)^(3-)>HCO_(3)^(-)>SO_(4)^(2-);FMFA可有效去除地下水样品中的砷,且不会造成铁、锰二次污染,同时具有良好的回收再生能力;在FMFA吸附As(Ⅲ)的过程中二氧化锰主要起氧化作用,铁氧化物起吸附作用,砷通过与FMFA表面金属活性羟基配体交换形成内球络合物而被吸附。本文成功制备了可高效去除地下水中As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的绿色经济的新型吸附剂,对保障居民饮用水安全具有重要意义。

粉煤灰改性条件的优化及其对孔雀石绿吸附性能的影响

以粉煤灰(CFA)为原料,通过控制酸碱改性剂投加顺序、酸碱改性剂用量等改性因素制备出六种不同形貌、不同比表面积的改性粉煤灰(MCFA),通过SEM、BET、EDS及XRD等表征手段对MCFA的结构进行表征。以配制的孔雀石绿(BG)染料溶液模拟染料废水,通过对BG染料的去除效果来确定最佳改性工艺条件。结果表明,采用酸碱两步改性法对CFA吸附能力的提升效果最为显著,对BG染料的去除率由61.48%提升至97.92%,吸附量由61.48 mg/g提高至97.92 mg/g,其形貌的变化表现出了对吸附能力的提高与改善。

煤矸石-铝盐改性粉煤灰联合净化复合污染矿井水动态试验

为解决矿井水中F^(-)、Fe^(2+)、Mn^(2+)和化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)污染超标问题,采用煤矸石(Coal Gangue,CG)与铝盐改性粉煤灰(Al-FA)做吸附剂,通过动态柱试验探究CG和Al-FA对F^(-)、Fe^(2+)、Mn^(2+)和COD去除效果的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等手段对CG和Al-FA进行测试,以分析两种工业固废对复合污染矿井水的净化机理。试验结果显示:进水流速为4 mL/min,CG填充质量为200 g时,CG动态柱对Fe^(2+)和Mn^(2+)的吸附质量比最高分别为25.03 mg/g和11.73 mg/g;进水流速为4 mL/min,Al-FA填充质量为1000 g时,Al-FA动态柱对F^(-)和COD的吸附质量比最高分别为3.35 mg/g和14.22 mg/g。CG动态柱和Al-FA动态柱串联5 d时,对F^(-)、Fe^(2+)、Mn^(2+)和COD去除率皆高于95%。CG对F^(-)、Fe^(2+)和Mn^(2+)的去除主要通过静电引力吸附、离子交换和表面配位吸附作用。Al-FA主要通过Al3^(+)水解产生的多核羟基络合物的吸附电中和絮凝作用及离子交换作用去除F^(-)和COD。CG与Al-FA的联合使用,达到了同步去除F^(-)、Fe^(2+)、Mn^(2+)和COD的目的。研究为净化矿区矿井水提供了一种有效且环保的方法。

早强型粉煤灰改性土力学特性及强度预测模型分析

由于硅酸盐水泥在生产过程中容易造成严重的资源消耗,因此粉煤灰常被用来部分替代水泥固化剂。但是粉煤灰由于自身的低活性,其改性土强度的形成,通常需要较长的养护周期。因此采用一种早强型粉煤灰基固化剂,通过一系列的无侧限抗压强度试验,探究了改性土无侧限抗压强度与固化剂掺量、养护龄期、改性土孔隙率等参数的变化规律。试验结果表明,早强型粉煤灰改性土7 d无侧限抗压强度可以达到28 d强度的80%~90%。基于试验结果,建立了基于孔隙率/掺量两个参数的强度预测公式,并进一步提出了预测公式的折减系数。

改性粉煤灰对建筑胶粘剂固化性能的研究

为提升建筑胶粘剂的力学性能,同时减少粉煤灰对环境造成的污染,提出将不同改性粉煤灰作为无机填料制作胶粘剂。结果表明:胶粘剂的热流值随时间呈先增后减最终趋于0的变化特征,而固化度则是呈先增大后逐渐稳定的变化特征;掺入改性粉煤灰会导致胶粘剂的热流值和固化度略微降低,且改性粉煤灰的填充量越大,降低幅度越大;60℃下的完全固化度相比80℃时降低了25.6%,温度越高,完成完全固化的时间越短;粉煤灰胶粘剂的固化曲线符合Kamal模型,改性粉煤灰胶粘剂的总反应级高于未改性粉煤灰胶粘剂的总反应级,温度越高,改性粉煤灰填充量越大,总反应级越高;当增大改性粉煤灰填充量后,胶粘剂体系会逐渐由自催化化学控制向扩散控制转变,因而改性粉煤灰的填充量不宜过高(建议不超过30份)。

碱热改性粉煤灰对含氟废水的吸附性能研究

在碱性条件下,利用水热法制备改性粉煤灰,用于去除废水中的氟离子。采用XRD和SEM对碱热改性前后的粉煤灰进行表征,对比了改性前后粉煤灰对模拟废水中氟离子的吸附性能,并研究了改性粉煤灰投加量、初始pH值和反应温度对吸附性能的影响。结果表明,粉煤灰碱热后改性表面吸附位点增多且孔隙增加,吸附潜力明显提升。当改性粉煤灰投加量为2 g/L、废水初始pH值为7.6、反应温度20℃时,氟离子的去除率高达94.7%。反应在60 min达到吸附平衡,该吸附反应是一个吸热过程。碱热改性的粉煤灰处理含氟废水不存在二次污染风险。

改性硅灰和粉煤灰对水工混凝土性能影响探究

为了解决水利工程建设地区骨料碱活性及土壤和地下水含较高侵蚀物质的问题,试验探讨了不同改性硅灰、粉煤灰掺量和水胶比对水工混凝土性能的影响。结果表明,水胶比越大、粉煤灰掺量越高则力学强度越小,掺5%改性硅灰+25%粉煤灰且水胶比为0.30时试块的力学和抗侵蚀性能最好,掺5%+25%粉煤灰且水胶比为0.35时的抗水渗透和抗氯离子性能最优,实际工程中粉煤灰掺量不宜过高,水胶比一般不超过0.35;所有试验组的最大膨胀率0.032%,具有较好的碱骨料抑制作用。

聚乙烯醇改性粉煤灰及对废水中混合染料吸附性能研究

酸处理过的粉煤灰加入聚乙烯醇溶液,均匀分散后,用戊二醛进行交联,得到粉煤灰/聚乙烯醇复合材料。将复合材料用于甲基橙和亚甲基蓝混合溶液的吸附。文章研究了吸附时间对吸附效果的影响,并利用吸附动力学探讨其吸附机制。结果表明,粉煤灰/聚乙烯醇复合材料对甲基橙和亚甲基蓝混合溶液的吸附较快,分别在120min和60min内达到吸附平衡。粉煤灰/聚乙烯醇复合材料对甲基橙和亚甲基蓝混合溶液的吸附拟二级吸附速率方程,其吸附过程由化学吸附控制。

粉煤灰改性及其在水处理中的应用进展

阐述了粉煤灰应用在水处理中的作用机理,回顾了粉煤灰在染料废水、含酚废水、重金属离子废水以及脱氮除磷中的应用进展。从酸改性、碱改性、盐改性、表面活性剂改性、混合改性以及合成沸石几个方面,介绍了近几年粉煤灰的改性方法,并对粉煤灰未来的研究方向提出了展望。

粉煤灰改性膨胀土水稳定性试验研究

针对典型中膨胀土及其粉煤灰改性土,进行了击实特性试验,并且在最优含水率、不同压实度状态下,进行了饱水后干密度、压实度变化特征试验,以及不同吸水时间、不同干湿循环次数下的无侧限抗压强度、压缩模量变化规律试验,以此探讨中膨胀土、粉煤灰改性膨胀土的水稳定性特征。试验结果表明:粉煤灰改性土可击实含水率范围较之未改性土宽,这给粉煤灰改性土路堤的施工带来了很大的方便。饱水之后,改性土的干密度和压实度比素土变化小,饱水能力不大,强度变化较小。改性土经过不同吸水时间和干湿循环次数之后,其强度最初发生急剧衰减,但最终趋于稳定。其衰减程度较之未改性土来说,有较大改善,水稳定性良好。

镧改性粉煤灰合成沸石的同步脱氨除磷研究

以火电厂固废粉煤灰为主要原料,采用改良水热法研制合成了低成本的P型沸石,对其进行了稀土镧改性处理,以强化其脱氮除磷能力.实验研究了改性镧离子浓度、投加量、pH值对同步去除氨氮和磷的影响;运用XRD和SEM分析技术对合成沸石进行了表征.结果表明,在改性镧离子浓度0.5%、pH值为4～8、投加量为10g/L时,改性后的合成沸石对氨氮和磷的去除率分别达到90%,95%以上.改性后的合成沸石对氨氮及磷的吸附动力学数据符合伪二级方程.Langmuir方程能更好地描述氨氮及磷在改性合成沸石上的等温吸附行为,氨氮和磷的Langmuir最大吸附量分别为3.94,1.65mg/g.

改性粉煤灰处理低浓度含磷废水的研究

以酸改性粉煤灰为吸附剂,处理低质量浓度(1mg/L左右)磷酸盐溶液,探讨了改性剂的种类、改性剂用量、吸附剂用量、反应时间、pH以及温度对除磷效果的影响。结果表明:(1)经过酸改性后粉煤灰的磷去除率显著提高,而且硫酸改性粉煤灰的除磷效果更好,磷去除率最高可达97.68%。(2)最佳条件:选择硫酸用量为5mL/g进行改性,硫酸改性粉煤灰投加量为2.0g,反应时间为60min,pH为7.2～10.8,温度为25℃(即室温)。(3)改性粉煤灰对磷的吸附更符合Freundlich吸附等温模型,既有物理吸附,也有化学吸附,并以Ca、Mg氧化物与磷形成磷的沉淀物为主。